Fluorcitronensäure

Strukturformel
Strukturformel ohne Stereochemie
Allgemeines
Name	Fluorcitronensäure
Summenformel	C6H7FO7
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 357-89-1 PubChem 107647 Wikidata Q3497407
Eigenschaften
Molare Masse	210,11 g·mol−1
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine Einstufung verfügbar[1]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Fluorcitronensäure ist eine organische Verbindung aus der Gruppe der Carbonsäuren und Organofluorverbindungen. Sie ist ein Derivat der Citronensäure mit einem zusätzlichen Fluoratom. Das Anion heißt Fluorcitrat. Natürlich kommt Fluorcitrat in einigen Pflanzen vor und entsteht beim Metabolismus von Fluoracetat. Fluorcitronensäure und Fluorcitrat führen zur Hemmung der Aconitase und sind hochgiftig.

Fluorcitronensäure beziehungsweise Fluorcitrat entsteht beim Metabolismus von Fluoracetat über Fluoracetyl-CoA durch Kondensation mit Oxalacetat. Fluoracetat wiederum kommt natürlich in einigen australischen, südafrikanischen und südamerikanischen Giftpflanzen vor, wird beispielsweise als Rodentizid eingesetzt und entsteht außerdem beim Metabolismus anderer Verbindungen wie Fluorethanol und dem Medikament 5-Fluoruracil. Die Bildung von Fluorcitrat ist verantwortlich für die hohe Giftigkeit von Fluoracetat. Ethanol gilt als das am besten geeignete Gegenmittel, wenn es unmittelbar nach der Vergiftung eingenommen wird.^[2] Da einige Pflanzen Fluoracetat akkumulieren, zum Beispiel Soja, Alfalfa und Tee, enthalten diese auch Fluorcitrat, wobei die Menge jedoch sehr gering ist und deutlich unter der Schwelle der toxikologischen Relevanz liegt.^[3.1] Fluorcitrat ist eine der wenigen natürlichen fluororganischen Verbindungen, von denen insgesamt nur etwas über zehn bekannt sind.^[3]

Die erste bekannte Synthese von Fluorcitronensäure ging von Diethyloxalat aus, welches zunächst in Gegenwart von Natriumethanolat mit Ethylfluoracetat kondensiert wird. Das so erhaltene Diethyl-2-fluor-3-oxosuccinat wird dann in einer Reformatzki-Reaktion mit Zink und Ethylbromacetat zu Triethylfluorcitrat umgesetzt. Dieser Ester kann zur Fluorcitronensäure hydrolysiert werden. Durch die geringen Ausbeuten bei der Reformatzki-Reaktion und unvollständigen Hydrolyse des Esters ist die Methode nicht besonders effizient. Eine Alternative ist die Doebner-Variante der Knoevenagel-Reaktion statt der Reformatzki-Reaktion. Dabei wird Diethyl-2-fluor-3-oxosuccinat mit Malonsäure zu Diethylfluorcitrat oder mit Malonsäuremonoethylester zu Triethylfluorcitrat umgesetzt. Dabei treten aber dieselben Probleme mit der Hydrolyse auf.^[4]

Das Problem kann umgangen werden, indem als Ausgangsmaterial Dibenzyloxalat eingesetzt wird. Dieses kann mit Benzylfluoracetat und Natriumhydrid in Toluol zu Dibenzyl-2-fluor-3-oxosuccinat umgesetzt werden. Umsetzung mit Malonsäure oder Malonsäuremonobenzylester führt zu Dibenzylfluorcitrat oder Tribenzylfluorcitrat. Diese können durch Hydrogenolyse auf Palladium zur Fluorcitronensäure umgesetzt werden.^[4]

Fluorcitrat hat zwei Stereozentren und existiert damit in insgesamt vier Stereoisomeren. Die hohe Giftigkeit basiert nur auf einem der Isomere, dem (2R,3R)-Fluorcitrat, das als starker Inhibitor der Aconitase wirkt. Aconitase katalysiert die Umwandlung von Citrat in Isocitrat über cis. Das (2R,3R)-Fluorcitrat wird von der Aconitase dagegen zu 4-Hydroxy-trans-Aconitat umgewandelt, welches durch vier Wasserstoffbrücken sehr stark an das Enzym bindet und nur sehr langsam freigesetzt wird, was die Inhibition erklärt.^[2]