Helvetica Chimica Acta. 72. 985-992. (1989)
108. Notiz über Ellagitannine und Flavonol-glycoside aus Rosenblüten1)
Kyosuke Nayeshiro & Conrad Hans Eugster

Note on Ellagitannins and Flavonol Glycosides from Rose Petals
[Papa Meilland and Veilchenblau]

Petals from two garden roses proved to be very rich in ellagitannins and flavonol glycosides. Rutin (1), spiraeoside (2), quercitrin (3), isoquercitrin (4), nicotiflorin (5), eugeniin (6), rugosin A (7), rugosin D (10), casuarictin (8), and tellimagrandin I (9) were isolated. Spiraeoside, at physiological pH, exerts a pronounced stabilisation of the anthocyanin colour with enhancement of extinction and bathochromic shift of the absorption maximum in the visible range. The abundance of gallic-acid derivatives 6-10 is in contrast to the apparent inability of rose flowers to produce anthocyanins with a trihydroxylated ring B, a prerequisite in breeding true blue-coloured roses.

In den vorangehenden Veröffentlichungen dieser Reihe haben wir vor allem Struktur und Gehalt der Carotinoide in gelben Rosenblüten und in den Hagebutten einer Spezies beschrieben1). Die vorliegende Arbeit betrifft die Natur der stabilisierenden Begleitstoffe von Anthocyaninen. Bekanntlich gehen reine Anthocyanine im physiologischen Bereich von pH 4-4,5 grösstenteils in farblose Hydrate über. Eine Stabilisation der AnthocyaninChromophorc findet in Blüten und Früchten auf verschiedene Art und Weise statt3). Bei Rosen scheint nach der einzigen uns bekannten Untersuchung [5] die sogenannte Copigmentation, d. h. eine Komplex-Bildung zwischen einem Anthocyanin (s. z. B. unten, Tab. 2) und einem Flavonol-glycosid der wichtigste Stabilisationsprozess zu sein4)5). Es ist jedoch nicht bekannt, welches von den nachgewiesenen Quercetin- und Kämpferol-glycosiden6) das eigentliche Copigment darstellt. Auch ist noch nicht bekannt, ob das Anthocyanin im Komplex als Flavylium-Kation oder als Chinon-methid vorliegt. Da nach älteren Angaben sowohl Gallussäure (= 3,4,5-Trihydroxybenzoesäure) als auch Tannine als Stabilisatoren der Anthocyanin-Chromophore vermutet wurden [9] [10], haben wir die Petalen der dunkelroten Sorte Papa Meilland (A. Meilland, 1963) und der violetten Veilchenblau (J. C. Schmidt, 1909) auf ihren Gehalt an 'Tanninen' untersucht und sind nebenher auch auf verschiedene Flavonol-glycoside gestossen. Der Farbstoff beider Sorten, erhalten durch Extraktion mit MeOH/HCOOH, erwies sich im HPLC als praktisch reines Cyanin7). Die auffallend verschiedenartige Färbung der Blüten ist demnach auf eine noch unbekannte Modifikation des Chromophors zurückzuführen (s. die betreffenden Messwerte der Tab. 1).

Flavonol-glycoside. Die Sorte Papa Meilland enthält vor allem viel Rutin (= 3-O-(ß-Rutinosyl)quercetin6); 1), Spiräosid (= 4'-O-(ß-D-Glucosyl)quercetin6); 2), neben weniger Quercitrin (= 3-O-(L-Rhamnosyl)quercetin6); 3), Isoquercitrin (= 3-O-(ß-D-Glucosyl)quercetin6); 4) und Nicotiflorin (= 3-O-(ß-Rutinosyl)kämpferol6); 5); die Sorte Veilchenblau hingegen vor allem 1 und 3, jedoch kein 2. Der deutliche Unterschied in der Flavonol-glycosid-Ausstattung kann als erster Fingerzeig dienen, dass die Copigmentierung eine wichtige Rolle bei der Ausbildung der Farbe spielt. Tatsächlich erwies sieh das recht seltene und hier erstmals in einer Rose aufgefundene Spiräosid (2)8) als ausgezeichnetes Copigment, welches sowohl mit Pelargonin als auch mit Cyanin und Pitonin deutlich stärkere Copigmentationseffekte als Quercitrin (3) und Rutin (1) erzeugt, s. Tab. 2. Allerdings haben wir keine Bedingungen gefunden, bei denen die langwellige Absorptionsbande des Komplexes bis in den violetten oder gar blauen Spektralbereich verschoben wird. Wenn nicht noch weitere, bisher nicht erkannte Copigmente aufgefunden werden, muss eine andere Erklärung für die violette Blütenfarbe von Veilchenblau gefunden werden.

6) Flavonol = 3-Hydroxy-2-phenyl-4H-l-benzopyran-4-on,
    Quercetin = 2-(3,4-Dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy- 4H-l-benzopyran-4-on,
    Kämpferol = 3,5,7-Trihydroxy-2-(4-hydroxyphenyl)-4H-l-benzopyran-4-on,
    Rutinose = 6-O-(6-deoxy-α-L-mannopyranosy1)-D-glucose, L-Rhamnose = 6-Deoxy-L-mannnose.

7) Cyanin = 2-(3,4-Dihydroxyphenyl)-3,5-bis(ß-D-glucopyranosyloxy)-7-hydroxy-l-benzopyrylium-Kation,
    Pelargonin = 3,5-bis(ß-o-glucopyranosyloxy)-7-hydroxy-2-(4-hydroxyphenyl)-l-benzopyrylium-Kation,
    Päonin = 3,5-bis(ß-D-glucopyranosyloxy)-7-hydroxy-2-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1-benzopyrylium-Kation.

8) Erste Isolierung aus Spiraea ulmaria [11]; Nachweis als wichtigstes Copigment in Fuchsia-hybriden [12].

Tab. I. Messwerte an Petalen

  Veilchenblau Papa Meilland
Blütenfarbe violett mit weiss samtig karminrot mit schwärzlichen Gebieten
Farbmessunga) L* 30, a* +34, b*-17 L* 21, a* +45, b* +6b)
L* 17, a* +37, b* +6c)
λmax (Extrakt)d) 517 nm 517 nm
λ max (Remission) 540 550, 625 (sh), nm 480-565 nm
Anthocyanin-Gehalte) 0,12% frisch 0,3-0,5% frisch
Anthocyaninef) Cy-3,5-di-O-Glc (98%) Cy-3,5-di-O-Glc (98%)
Cy-3-O-Glc (Spur) Cy-3-O-Glc (Spur)
Cy-5-O-Glc (Spur) Pä-3,5-di-O-Glc (Spur)
Pä-3,5.di-O-Glc (Spur) Pel-3,5-di-O-Glc (Spur)
Pel-3,5-di-O-Glc (Spur) Unbekannte (Spuren)

a) CIELAB-Farbraum. Messungen am oberen Rand der Petaleninnenseite (= Oberseite) an halboffenen, frischen Blüten, Petaten aus der zweiten Reihe, Mittel aus mehreren Messungen, Messwerte mit Normlichtart D.
b) Messwerte aus roten Bezirken.
c) Messwerte aus schwärzlich-roten Bezirken von etwas älteren Petalen.
d) Gemessen in MeOH/3% HCOOH-Lsg. 1:1.
e) Gesamtgehalt berechnet mittels e = 37 000 am λmax von Cyanin in MeOH/3% HCOOH-Lsg., 1:1 lokal können noch höhere Konzentrationen auftreten.
f) Im HPLC nachgewiesen s. Exper. Teil Cy =Cyanidin Pä =Päonidin Pel=Pelargonidin Glc =Glucose

Ellagitannine. Aus der Sorte Papa Meilland wurden isoliert: Eugenin (6)9), Rugosin A (7)10) Casuarictin (8)11) Tellimagrandin I (9)12), Rugosin D (10)10) und Ellagsäure (11). Aus Veilchenblau konnte bisher nur 9 isoliert werden. Die Identifikation der Ellagitannine erfolgte mittels spektroskopischer Daten sowie durch direkten Vergleich mit authentischen Proben.

Die in den Formeln 6-10 angegebene absolute Konfiguration der atropisornmeren (-)-4,4',5,5',6,6'-Hexahydroxy[1,1'-biphenyl]-2,2'-dicarbonsäure (HHBP) und der (-)Valoneasäure (= 4-(6-Carboxy-2,3,4-trihydroxyphenoxy)-4', 5,5',6,6-pentahydroxy[1,1'-biphenyl]-2,2'-dicarbonsäure) ist früher festgelegt worden [19]. Sie liess sich an den von uns isolierten Ellagitanninen durch CD-Messungen [16] [20] bestimmen und überdies durch Isolierung der permethylierten, optisch-aktiven Octa-O-methylvaloneasäure im Sinn der angegebenen absoluten Konfiguration bestätigen13).

Bei den Verbindungen 6-10 handelt es sich um die ersten in Rosenblüten nachgewiesenen Ellagitannin&4). Eigene HPLC-Analysen an weiteren Rosen (Spezies und Kultursorten) haben gezeigt, dass die Blüten allgemein reich an Ellagitanninen sind und dass diese teilweise erstaunlich hohe Konzentrationen erreichen. Das trifft auch für die Petalen der klassischen R. gallica officinalis, der sog. 'Apothekerrose' zu, die seit dem 13. Jahrhundert in Provins bei Paris in grossem Umfang kultiviert wurde. Damit ist erstmals eine rationale Erklärung für die frühere, extensive medizinische Verwendung ihrer getrockneten Petalen zur Stillung von Durchfall, Blutungen und Entzündungen aller Art [23] [24] gegeben, da bekannt ist, dass Ellagitannine starke Adstringentien sind [26] [27].

Die hohe Konzentration von Gallussäure und Gallussäure-Derivaten in Rosenpetalen ist noch deswegen bemerkenswert, weil die analoge dreifache Hydroxylierung von Ring B bei Anthocyaninen aus Rosen bisher trotz allen Suchens [28] [29] nicht hat aufgefunden werden können15). Diese wäre die strukturelle Voraussetzung für das Auftreten von blauen Rosenblüten mit Deiphinidin als Chromophor. Die Erklärung für diese Diskrepanz ist in den unterschiedlichen Biogenesewegen für Gallussäure einerseits und für Delphinidin andererseits zu suchen16).

Die Fähigkeit der isolierten Ellagitannine 6-10 zur Copigmentierung mit Pelargonin, Cyanin und Päonin erwies sich in unseren Versuchen als unerwartet gering (s. Tab. 2). Zwar blieben die Anthocyanin-Lösungen farbig, sie verloren jedoch die sonst ausgeprägten Absorptionsmaxima im Sichtbaren. Einzige Ausnahme bildete Geraniin, das aber kein Inhaltsstoff von Rosenpetalen ist.

Fig. 1. HPLC eines Extraktes von frischen Petalen von ‘Veilchenblau', hergestellt bei RT, mit 3% wässr. CF3COOH/MeOH 1:1. Konvexer Gradient mit A/B 93:7 → 0:100 innert 35 mm, Fluss 2.5 ml/mm. Detektion: a) 520 nm, b) 350 nm. ① unbekannt; ② Cyanin; ③ Pelargonin; ④ Päonin; ⑤ Cy-3-O-Glc; ⑥ Cy-5-O-Glc; ⑦, ⑨, ⑩, ⑫, unbekannt; ⑧ Rutin (1); ⑩ Nicotiflorin (5) und Quercitrin (3).

Fig. 2. HPLC eines Extrakies aus ‘Papa Meilland', hergestellt und getrennt wie hei Fig. 1. ① Cyanin ②) Isoquercitrin (4); ③ Rutin (1); ④ Spiräosid (2); ⑤ Quercitrin (3). Es wurden relativ bedeutende Unterschiede festgestellt, je nachdem ob frische oder getrocknete Petalen extrahiert wurden.