4-Aminobenzoesäure

4-Aminobenzoesäure (auch als para - Aminobenzoesäure oder PABA bekannt , da die beiden funktionellen Gruppen in para- Position an den Benzolring gebunden sind ) ist eine organische Verbindung mit der Formel H₂NC₆H₄CO₂H _. PABA ist ein weißer, kristalliner Feststoff [3], _obwohl ^kommerzielle _Proben ^{grau erscheinen} können. Sie ist in Wasser schwerlöslich. Sie besteht aus einem Benzolring, _der mit Amino- und Carboxylgruppen substituiert ist . Die Verbindung kommt in der Natur weit verbreitet vor.

In der Industrie wird PABA hauptsächlich auf zwei Wegen hergestellt:

• Reduktion von 4-Nitrobenzoesäure
• Hofmann-Abbau des aus Terephthalsäure gewonnenen Monoamids . ^{[ 4 ]}

Zu den PABA-haltigen Lebensmitteln zählen Leber, Bierhefe (und ungefiltertes Bier), Niere, Melasse, Pilze und Vollkornprodukte. ^{[ 5 ]} Weitere PABA-haltige Lebensmittel sind Spinat und Hafersamen. ^{[ 6 ]}

PABA ist ein Zwischenprodukt bei der Folatsynthese durch Bakterien, Pflanzen und Pilze. ^{[ 8 ]}

Viele Bakterien, darunter auch solche im menschlichen Darmtrakt wie E. coli , bilden PABA aus Chorismat durch die kombinierte Wirkung der Enzyme 4-Amino-4-desoxychorismat-Synthase und 4-Amino-4-desoxychorismat-Lyase . ^{[ 7 ]} Pflanzen produzieren PABA in ihren Chloroplasten und speichern es als Glucoseester ( pABA -Glc) in ihren Geweben. Der Malariaerreger Plasmodium produziert PABA nur bei Bedarf und bevorzugt es, wenn möglich, aus der Umgebung aufzunehmen. ^{[ 9 ]}

Einige Bakterien, darunter einige wenige, die im menschlichen Mikrobiom vorkommen, können PABA nicht selbst herstellen, aber sie können PABA zur Folatsynthese nutzen. ^{[ 10 ]} Einige wenige sind trotz fehlender eigener PABA-Produktion sehr effizient in der PABA-zu-Folat-Umwandlung. ^{[ 11 ]}

Sulfonamid-Medikamente sind PABA strukturell ähnlich, und ihre antibakterielle Wirkung beruht auf ihrer Fähigkeit, die Umwandlung von PABA in Folat durch das Enzym Dihydropteroatsynthetase zu hemmen . Dadurch wird das Bakterienwachstum durch Folatmangel eingeschränkt. ^{[ 12 ]}

PABA wurde historisch als „Vitamin B _x “ bezeichnet, spielt aber keine direkte Rolle in tierischen Zellen und wird daher nicht mehr als Vitamin anerkannt . ^{[ 8 ]} Tiere (einschließlich Menschen) können PABA nicht verwerten und benötigen daher Folsäure aus Nahrungsquellen wie grünem Blattgemüse.

PABA kann über das Mikrobiom eines Tieres zur Folatversorgung beitragen; dies lässt sich am besten am Fadenwurm C. elegans demonstrieren , bei dem die Zugabe von PABA die Folatproduktion durch die ansässigen E. coli steigern und Mängel ausgleichen kann. ^{[ 13 ]} Der Folattransporter von C. elegans transportiert ausschließlich die reduzierte Form (Tetrahydrofolat, THF und Derivate wie Folinsäure ), nicht jedoch die reguläre Folsäure . Folsäure aus der Umgebung ist erst nach spontanem Abbau zu PABA-Glu nutzbar, welches E. coli zur THF-Synthese verwendet. ^{[ 14 ] [ 15 ]} Im Gegensatz dazu können Menschen dank des protonengekoppelten Folattransporters oxidierte Folate direkt verwerten und benötigen diesen Umweg nicht; ^{[ 16 ]} dieses „Recycling“ von PABA-Glu würde bestenfalls einen Folatabbau kompensieren. ^{[ 15 ]}

Die oben genannten Punkte scheinen jedoch bei gesunden Säugetieren nicht zuzutreffen. Obwohl nachgewiesen wurde, dass im Darm produziertes Folat in Säugetiere aufgenommen wird ^{[ 17 ],} korreliert die ex vivo Folatsynthesekapazität von Fäkalbakterien nicht mit dem Folatstatus ihrer Spender ^{[ 18 ]} . Darüber hinaus zeigt der Vergleich mit keimfreien Tieren , dass das Maus-Mikrobiom bei Standardernährung Folat verbrauchen sollte. Allerdings ist Mausfutter folatreicher als typische menschliche Ernährung und könnte eine Verschiebung hin zu einem folatverbrauchenden Mikrobiom begünstigen ^{[ 17 ]} . Es liegen keine Berichte über die Wirksamkeit von PABA bei keimfreien Tieren vor .

PABA und seine Salze werden in ernährungsepidemiologischen Studien verwendet, um die Vollständigkeit der 24-Stunden-Urin-Sammlung zur Bestimmung der Natrium-, Kalium- oder Stickstoffkonzentrationen im Urin zu beurteilen. ^{[ 19 ]}

Das Kaliumsalz (Kalium-paraaminobenzoat, „Aminobenzoat-Kalium“) wird unter dem Markennamen Potaba als Medikament gegen fibrotische Hauterkrankungen wie die Peyronie-Krankheit eingesetzt. ^{[ 20 ]} Es fehlen aussagekräftige Belege. Man geht davon aus, dass es durch die Hemmung der Glykosaminoglykan- Sekretion von Fibroblasten und die Stabilisierung der Monoaminoxidase-A- Aktivität wirkt. ^{[ 21 ]} PABA wird gelegentlich auch in Tablettenform von Patienten mit Reizdarmsyndrom zur Behandlung der damit verbundenen gastrointestinalen Symptome eingenommen.

Es wurde auch vorgeschlagen, dass PABA-Derivate als Acetylcholinesterase-Hemmer bei Erkrankungen wirken, die zu einem Mangel an cholinergen Systemen führen, wie beispielsweise der Alzheimer-Krankheit . ^{[ 22 ]}

Obwohl beim Menschen – abgesehen von Personen mit einem Mangel an PABA-produzierenden Darmbakterien – keine spezifischen Syndrome eines PABA-Mangels bekannt sind, werden PABA-Präparate von kommerziellen Anbietern als Nahrungsergänzungsmittel häufig als wirksam beworben. Die angepriesenen Vorteile umfassen Müdigkeit, Reizbarkeit, Depressionen, nässendes Ekzem, Sklerodermie (vorzeitige Verhärtung der Haut), Vitiligo (fleckenförmige Pigmentstörung der Haut ) und vorzeitiges Ergrauen der Haare. ^{[ 23 ]}

PABA findet Anwendung im biomedizinischen Bereich. Seine Derivate sind als Strukturkomponente in 1,5 % einer Datenbank mit 12.111 kommerziellen Arzneimitteln enthalten. ^{[ 24 ]} Weitere Anwendungen umfassen die Umwandlung in spezielle Azofarbstoffe und Vernetzungsmittel . PABA wird auch als biologisch abbaubares Pestizid eingesetzt, allerdings ist seine Verwendung aufgrund der Entwicklung neuer Varianten von Biopestiziden mittlerweile eingeschränkt. Studien haben insbesondere gezeigt, dass PABA über einen O₂-vermittelten Photodegradationsweg abgebaut wird, bei dem PABA durch O₂ mittels Wasserstoffabstraktion und Decarboxylierung oxidiert wird . ^{[ 25 ]}

PABA wurde früher häufig als UV-Filter in Sonnenschutzmitteln eingesetzt. Es absorbiert UVB-Strahlung im Wellenlängenbereich von 290 bis 320 nm ^{[ 26 ]} , lässt aber UVA-Strahlung im Bereich von 320 bis 400 nm durch, was zu einer Bräunung führt ^{[ 27 ]} . Die chemische Struktur von PABA, bei der die Amino- und Carboxylgruppen in para-Position zueinander stehen, ermöglicht eine einfache Elektronendelokalisierung. Dadurch verringert sich die Energielücke zwischen dem höchsten besetzten Molekülorbital (HOMO) und dem niedrigsten unbesetzten Molekülorbital (LUMO). Dies erleichtert den Elektronen in PABA den Übergang in einen höheren Energiezustand beim Absorptionslicht. PABA wurde 1943 patentiert und war einer der ersten Wirkstoffe, die in Sonnenschutzmitteln verwendet wurden ^{[ 28 ]} . Erste In-vivo- Studien an Mäusen zeigten, dass PABA UV-Schäden reduziert. Darüber hinaus konnte in einer Studie von Dr. Diane Sekura Snyder und Dr. Marian May aus dem Jahr 1975 gezeigt werden, dass PABA vor Hauttumoren bei Nagetieren schützt. ^{[ 29 ]} Tier- und In-vitro -Studien Anfang der 1980er-Jahre legten jedoch nahe, dass PABA das Risiko zellulärer UV-Schäden erhöhen könnte. ^{[ 30 ]} Aufgrund dieser Studien sowie Problemen mit Allergien und Verfärbungen der Kleidung verlor PABA als Sonnenschutzmittel an Beliebtheit. 2008 wurde es in der Europäischen Union als Inhaltsstoff von Sonnenschutzmitteln verboten , und 2019 schlug die FDA eine eingeschränkte Verwendung vor. ^{[ 31 ]} Wasserunlösliche PABA-Derivate wie Padimat O werden jedoch weiterhin in einigen Kosmetikprodukten wie Mascara, Concealer und matten Lippenstiften verwendet. ^{[ 32 ]}

Seit 2008 konzentriert sich die Entwicklung neuer Sonnenschutzmittel auf die Herstellung von Wirkstoffen mit einem breiten Spektrum an Inhaltsstoffen, die einen gleichmäßigen Schutz über alle Wellenlängen, einschließlich UVA, gewährleisten. Forscher untersuchen PABA-TiO₂- _{Hybridnanostrukturen} , die durch wässrige In-situ-Synthese von PABA und TiO₂ _entstehen . ^{[ 27 ]}

PABA ist weitgehend ungiftig; die mittlere letale Dosis von PABA beim Hund (oral) beträgt 2 g/kg. ^{[ 4 ]} Es können allergische Reaktionen, insbesondere allergische Kontaktdermatitis und Photokontaktdermatitis , ^{[ 33 ]} auf PABA auftreten. Es entsteht beim Metabolismus bestimmter Lokalanästhetika vom Estertyp, und viele allergische Reaktionen auf Lokalanästhetika sind auf Reaktionen auf PABA zurückzuführen. ^{[ 34 ]}

PABA wird bei der Synthese der folgenden Arzneimittel verwendet:

1. Lokalanästhetika : Amoxecain , Butamben , Butethamin , Calocain , Farmocain , Isobutamben , Leucinocain , Risocain , Tetracain , Topicain , Tutocain .
2. Benzocain wird zur Herstellung von Aminostimil , Bentiromid , Cetaben , Declopramid , Leteprinim , Procain , Procainamid , Sematilid , Thihexinol und Votracon verwendet .
3. Sonstige: Acedoben , Aminohippursäure , Benaxibin , CAM [40449-96-5], ^{[ 35 ]} CJM-126 [6278-73-5], CPI-1189 [183619-38-7], Dinalin [58338-59-3], JW-55 [664993-53-7], K-AM [78307-27-4], ^{[ 36 ]} LY-188544 [97042-55-2], Nufenoxol , Pabofen (siehe unter Phenatin ) , Pafencil , S-1688 [30194-63-9], Tacedinalin , Votracon & Xenazosäure .