Theobromin
| Strukturformel ⓘ | |||||||||||||||||||
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| Allgemeines | |||||||||||||||||||
| Name | Theobromin | ||||||||||||||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | C7H8N4O2 | ||||||||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
weißer Feststoff | ||||||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||||||||||||||
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| Arzneistoffangaben | |||||||||||||||||||
| ATC-Code | |||||||||||||||||||
| Wirkstoffklasse |
Stimulans | ||||||||||||||||||
| Eigenschaften | |||||||||||||||||||
| Molare Masse | 180,16 g·mol−1 | ||||||||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest | ||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt |
357 °C | ||||||||||||||||||
| pKS-Wert |
9,9 | ||||||||||||||||||
| Löslichkeit |
wenig löslich in Wasser (0,33 g·l−1 bei 25 °C) | ||||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||||||||
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| Toxikologische Daten |
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | |||||||||||||||||||
Theobromin (von altgriechisch θεός theós ‚Gott‘ und βρῶμα brōma ‚Speise‘) ist ein Alkaloid (Purinalkaloid) aus der Gruppe der Methylxanthine und zählt zu den psychoaktiven Substanzen mit stimulierender Wirkung. Es ist strukturverwandt mit dem Coffein und hat wie dieses eine anregende Wirkung auf das Nervensystem. Theobromin kommt in einigen Pflanzen wie dem Kakaobaum, den Kolabäumen sowie in Teepflanzen vor. ⓘ
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| Klinische Daten | |
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| Andere Namen | Xantheose Diurobromin 3,7-Dimethylxanthin |
| Wege der Verabreichung | Oral |
| ATC-Code |
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| Rechtlicher Status | |
| Rechtlicher Status |
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| Pharmakokinetische Daten | |
| Stoffwechsel | Hepatische Demethylierung und Oxidation |
| Eliminationshalbwertszeit | 7,1±0,7 Stunden |
| Ausscheidung | Nieren (10% unverändert, Rest als Metaboliten) |
| Bezeichner | |
IUPAC-Bezeichnung
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| CAS-Nummer | |
| PubChem CID | |
| DrugBank | |
| ChemSpider | |
| UNII | |
| KEGG | |
| ChEBI | |
| ChEMBL | |
| Chemische und physikalische Daten | |
| Formel | C7H8N4O2 |
| Molekulare Masse | 180,167 g-mol-1 |
| 3D-Modell (JSmol) | |
SMILES
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InChI
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| (Überprüfen) | |
Theobromin, auch bekannt als Xantheose, ist ein Alkaloid, dessen Name von der Familie der Theobroma abgeleitet ist. Es ist das Hauptalkaloid von Theobroma cacao (Kakaopflanze). Es schmeckt bitter und hat die chemische Formel C7H8N4O2. Es ist in Schokolade sowie in einer Reihe anderer Lebensmittel enthalten, darunter in den Blättern der Teepflanze und der Kolanuss. ⓘ
Chemie
Es gehört zu den Xanthinalkaloiden (genauer gesagt, zu den Methylxanthinen), zu denen auch Theophyllin und Koffein gehören. Koffein unterscheidet sich von diesen Verbindungen dadurch, dass es eine zusätzliche Methylgruppe aufweist (siehe Abschnitt Pharmakologie). ⓘ
Theobromin ist ein leicht wasserlösliches (330 mg/L), kristallines, bitteres Pulver. Theobromin ist weiß oder farblos, handelsübliche Proben können jedoch gelblich sein. Es hat eine ähnliche, aber geringere Wirkung auf das menschliche Nervensystem als Koffein und ist somit ein weniger homologes Produkt. Theobromin ist ein Isomer von Theophyllin, ebenso wie Paraxanthin. Theobromin wird als Dimethylxanthin kategorisiert. ⓘ
Es handelt sich bei Theobromin um das 3,7-Dimethylxanthin, ein Isomer sowohl von Theophyllin (1,3-Dimethylxanthin) wie auch von Paraxanthin (1,7-Dimethylxanthin), während Coffein (1,3,7-Trimethylxanthin) eine zusätzliche Methylgruppe trägt. Theobromin ist fest ein weißer Stoff und eine in kaltem Wasser gering, in heißem Wasser besser lösliche Verbindung, die mit einem pKs-Wert von 9,9 eine schwache Base darstellt. ⓘ
Geschichte
Theobromin wurde erstmals 1841 von dem russischen Chemiker Aleksandr Voskresensky in Kakaobohnen entdeckt. Die Synthese von Theobromin aus Xanthin wurde erstmals 1882 von Hermann Emil Fischer beschrieben. ⓘ
Etymologie
Theobromin leitet sich von Theobroma ab, dem Namen der Gattung des Kakaobaums, mit der Endung -ine für Alkaloide und andere basische stickstoffhaltige Verbindungen. Dieser Name wiederum setzt sich aus den griechischen Wurzeln theo ("Gott") und broma ("Speise") zusammen, was "Speise der Götter" bedeutet. ⓘ
Trotz ihres Namens enthält die Verbindung kein Brom. ⓘ
Quellen
Theobromin ist das wichtigste Alkaloid, das in Kakao und Schokolade enthalten ist. Kakaobutter enthält nur Spuren von Theobromin. Die Konzentrationen in dunkler Schokolade sind in der Regel höher als in Milchschokolade. ⓘ
In 28 Gramm Milchschokolade sind etwa 60 Milligramm (1 Grain) Theobromin enthalten, während die gleiche Menge dunkler Schokolade etwa 200 Milligramm (3 Grains) enthält. Kakaobohnen enthalten von Natur aus etwa 1 % Theobromin. ⓘ
Pflanzenarten und -bestandteile mit einem hohen Theobromingehalt sind:
- Theobroma cacao - Samen und Samenschale
- Theobroma bicolor - Samenschale
- Ilex paraguariensis - Blatt
- Camellia sinensis - Blatt ⓘ
Theobromin kommt in Spuren auch in der Kolanuss, der Guarana-Beere, Yerba Mate (Ilex paraguariensis), Ilex vomitoria, Ilex guayusa und der Teepflanze vor. ⓘ
Die mittleren Theobrominkonzentrationen in Kakao- und Johannisbrotprodukten sind:
| Artikel | Mittlerer Theobromingehalt pro 100 g ⓘ |
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| Kakaopulver | 2060 mg |
| Kakao-Getränke | 266 mg |
| Schokoladenüberzug | 195 mg |
| Schokolade-Backwaren | 147 mg |
| Kakao-Cerealien | 69,5 mg |
| Speiseeis mit Schokolade | 62,1 mg |
| Schokoladenmilch | 22,6 mg |
| Johannisbrot-Erzeugnisse | 0,00-50,4 mg |
Biosynthese
Pharmakologie
Paraxanthin (84%), Theobromin (12%) und Theophyllin (4%)Auch ohne Nahrungsaufnahme kann Theobromin im Körper vorkommen, da es ein Produkt des menschlichen Stoffwechsels von Koffein ist, das in der Leber in 12% Theobromin, 4% Theophyllin und 84% Paraxanthin umgewandelt wird. ⓘ
In der Leber wird das Theobromin in Xanthin und anschließend in Methylsäure umgewandelt. Wichtige Enzyme sind CYP1A2 und CYP2E1. ⓘ
"Der Hauptwirkungsmechanismus der Methylxanthine ist seit langem als Hemmung der Adenosinrezeptoren bekannt". Ihre Wirkung als Phosphodiesterase-Hemmer wird als gering eingeschätzt. ⓘ
Wirkungen
Menschen
Theobromin wird derzeit nicht als verschreibungspflichtiges Medikament verwendet. Die in Schokolade enthaltene Theobrominmenge ist so gering, dass Schokolade im Allgemeinen gefahrlos von Menschen verzehrt werden kann. ⓘ
Theobromin und Koffein sind insofern ähnlich, als es sich um verwandte Alkaloide handelt. Theobromin hemmt sowohl die zyklischen Nukleotidphosphodiesterasen als auch die Adenosinrezeptoren weniger stark. Die potenzielle phosphodiesterasehemmende Wirkung von Theobromin tritt nur bei Mengen auf, die weit über dem liegen, was Menschen normalerweise mit einer typischen Ernährung, einschließlich Schokolade, zu sich nehmen würden. ⓘ
Toxizität
Bei Dosen von 0,8-1,5 g/Tag (50-100 g Kakao) wurden Schweißausbrüche, Zittern und starke Kopfschmerzen festgestellt, bei 250 mg/Tag waren die Auswirkungen auf die Stimmung begrenzt. ⓘ
Außerdem kann Schokolade bei manchen Menschen Sodbrennen verursachen, da Theobromin den Schließmuskel der Speiseröhre so beeinflussen kann, dass Magensäure in die Speiseröhre gelangen kann. ⓘ
Tiere
Theobromin ist der Grund dafür, dass Schokolade für Hunde giftig ist. Hunde und andere Tiere, die Theobromin (das in Schokolade enthalten ist) langsamer verstoffwechseln, können eine Theobrominvergiftung erleiden, wenn sie nur 50 Gramm Milchschokolade für einen kleineren Hund und 400 Gramm oder etwa neun 44-Gramm-Tafeln Milchschokolade für einen Hund durchschnittlicher Größe zu sich nehmen. Die Theobrominkonzentration in dunkler Schokolade (ca. 10 g/kg) ist bis zu zehnmal höher als die von Milchschokolade (1 bis 5 g/kg) - das heißt, dunkle Schokolade ist für Hunde pro Gewichts- oder Volumeneinheit weitaus giftiger als Milchschokolade. ⓘ
Das gleiche Risiko wird auch für Katzen berichtet, obwohl Katzen seltener süße Lebensmittel zu sich nehmen, da die meisten Katzen keine Rezeptoren für süßen Geschmack haben. Zu den Komplikationen gehören Verdauungsprobleme, Dehydrierung, Erregbarkeit und eine langsame Herzfrequenz. Spätere Stadien der Theobrominvergiftung umfassen epilepsieähnliche Anfälle und den Tod. Wird eine Theobrominvergiftung frühzeitig erkannt, ist sie behandelbar. Obwohl sie nicht häufig vorkommt, kann eine Theobrominvergiftung tödlich sein. ⓘ
Gelegentlich wird Theobromin auch beim Doping von Pferden eingesetzt. ⓘ
Pharmakologische Wirkungen
Wirkung auf den Menschen
Theobromin besitzt eine diuretische, eine gefäßerweiternde sowie eine herzstimulierende Wirkung und relaxiert die glatte Muskulatur. Insgesamt ähnelt die Wirkung von Theobromin auf den menschlichen Organismus der des Coffeins, ist aber deutlich schwächer. Als anregende Substanz wird es oft mit Coffein verwechselt; es hat aber auch deutlich andere Effekte auf den Organismus, da es mild und dauerhaft anregend, aber auch stimmungsaufhellend wirkt. Das Alkaloid kommt in Pflanzen in ungefährlichen Mengen vor, so dass es nahezu nicht überdosiert werden kann. Hohe Dosen von Theobromin (> 100 g Kakaopulver) bewirkten bei Testpersonen akut Augenflimmern, Pulsbeschleunigung und Kopfschmerzen. Chronische hohe Aufnahme von etwa 1,5 g/Tag über einen Zeitraum von 10 Tagen verursachte Kopfschmerzen, Schweißausbrüche und Zittern. Rechnet man den LD50-Wert von Ratten von 1265 mg/kg auf einen 65 kg schweren Menschen hoch, erhält man eine tödliche Dosis von 82 g. ⓘ
Nach einer amerikanischen Studie, die von 1996 bis 2000 an 2291 Frauen durchgeführt wurde, kann der Genuss von Schokolade das Risiko von Präeklampsie bei Schwangeren senken. Die Anzahl der Frauen mit entsprechenden Symptomen war dabei direkt negativ abhängig vom Spiegel des Theobromins im Serum, das aus der Schokolade stammte. ⓘ
Möglicher Einsatz als Arzneistoff
Theobromin ist nicht mehr als Medikament zur Anwendung an Patienten zugelassen (Um 1953 fand es in den Kombinationspräparaten Eupond („zur unschädlichen Behandlung der Adipositas“) und Eucard (wegen seiner erweiternden Wirkung auf die Herzkranzgefäße) Verwendung). ⓘ
Eine Studie aus dem Jahre 2004 hat gezeigt, dass Theobromin eine stärkere antitussive Wirkung bei gesunden Probanden mit durch Capsaicin induziertem Husten hat als das sonst als Hustenbekämpfungsmittel etablierte Codein. ⓘ
Analytik
Der Nachweis kann über die Murexid-Reaktion (Xanthinnachweis) erfolgen. Ein quantitativer Nachweis in Lebensmitteln erfolgt meist mittels HPLC. Zuverlässige und gerichtsfeste qualitative und quantitative Bestimmungen erfolgen nach adäquater Probenvorbereitung durch die Kopplung der HPLC mit der Massenspektrometrie. ⓘ