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Zusammenfassung (Deutsch)

Polyhydroxylierte carbocyclische Fünf- und Sechsring-Verbindungen lassen sich aus natürlichen Quellen als eigenständige Verbindungen isolieren oder sind Bestandteil größerer Strukturen. Einige von ihnen wie IP₃ nehmen zentrale Funktionen in biologischen Systemen wahr. Andere gehören zu den Sekundärmetaboliten mit unbekannter Funktion jedoch teilweise signifikanter Aktivität in biologischen Screening-Tests. Die strukturelle Ähnlichkeit mit Zuckermolekülen ist dabei häufig bedeutsam für die Aktivität dieser Substanzen. Im ersten Teil dieser Dissertation wird die Synthese optisch aktiver funktionalisierter carbocyclischer Moleküle vorgestellt, welche über die enzymatische Racematspaltung eines Diacetoxy-konduritols verläuft. Es ist darüber ein wertvoller Zugang zur C₇N-Einheit von Verbindungen des Manumycin-Typs beschrieben. Über ein zentrales Aminoinositol sind dabei biologisch aktive Expoxy-chinone und Ketoepoxy-alkohole erreichbar. Die Arbeit beschreibt Beispiele für Acylierungsreaktionen des Aminoinositols mit verschiedenen Acylderivaten. Mit Hilfe dieses Zugangs konnten über Oxidation der Naturstoff (–)-LL-C10037α und Chinone wie (+)-KT-8110 mit 5R,6S-Konfiguration dargestellt werden. Darüberhinaus ist ein kurzer Weg zu (+)-Bromoxon beschrieben. Die verwendeten Synthesewege enthalten dabei vielfach Reaktionen von Epoxiden und wurden in hochstereoselektiver Weise durchgeführt. Es sind zudem Umsetzungen der zentralen Diacetoxy-konduritole zu Konduritol- und Inositol-Derivaten beschrieben. Zur Erweiterung des Synthesepotenzials der enantiomerenreinen Diacetoxy-konduritole für die Darstellung von funktionalisierten verzweigten Fünfring-Verbindungen wurden einige Ringverengungsreaktionen untersucht. Es ließen sich dabei Bedingungen finden bei denen, in Abhängigkeit vom Substitutionsmuster der Cyclohexan-Verbindung, eine Ringverengungsreaktion extrem begünstigt ist. Im zweiten Teil der Arbeit wurde ein neuer flexibler Zugang zu verzweigten Cyclitolen entwickelt. Es ließ sich eine zentrale Zwischenstufe darstellen, welche für die Synthese von Carbazuckern sowie Valienolen, Valiolonen, und anderen verwendet werden kann. Ausgehend von Derivaten des Hydoxymethyl-p-benzochinons ließ sich ein hochfunktionalisiertes verzweigtes Cyclohexen-dibromdiol über eine Brominierungs-Reduktionssequenz darstellen. Das all-trans-Isomer ist das Hauptprodukt dieser zweistufigen Reaktion und kann über Kristallisation rein erhalten werden. Ausgehend von diesem Baustein konnten vier der acht möglichen Isomere eines Hydroxymethyl-konduritols, z. B. Streptol (ein Pflanzen-Wachstumsfaktor) und 1-epi-Valienol, dargestellt werden. Zur Unterstützung der Studien zur Biosynthese des α-Glucosidase-Inhibitors Acarbose in Actinoplanes sp. wurde die Vorstufe der Valienamineinheit 2-epi-5-epi-Valiolon in einer hochstereoselektiven Reaktionsführung über diesen Zugang in racemischer Form erhalten.

Zusammenfassung (Englisch)

Polyhydroxylated five- and six- membered carbocycles are isolated from natural sources as single compounds or as part of more complex structures. Some of them have key functions in biological systems such as IP₃ while others were isolated as secondary metabolites of unknown function but with significant activity in biological screening tests. The structural relationship to sugar molecules is often important for the activity of these compounds. In the first part of this thesis optically pure compounds prepared via enzymatic resolution of a derived diacetoxy conduritol are used for the synthesis of functionalised carbocyclic molecules. A practical route is decribed for the preparation of the C₇N-core of manumycin type compounds. A aminoinositol is accessible which can be transformed to enantiopure epoxyquinones and quinols. Examples are given for acylation reactions of this aminoinositol with several acyl derivatives. With this approach (–)-LL-C10037α and quinones like (+)-KT-8110 with 5R,6S-configuration can be synthesised through oxidation. In addition a short route to (+)-bromoxone is described. Most steps include simple epoxide formation and cleavage reactions which all can be carried out in a highly stereoselective manner. Further investigations on the manipulation of the diacetoxy conduritol led to some new conduritol and inositol derivatives. To establish the synthesis of functionalised branched five membered cyclopentanols from enantiopure diacetoxy conduritols several ring-contraction reactions were examined. Depending on the substitution pattern of the cyclohexane in a special case ring-contraction constitutes the major reaction path. In the second part a new flexible approach to branched cyclitols has been elaborated. A central building block was prepared which can be used in the synthesis of carbasugar derivatives like valienols, valiolones and others. Starting from derivatives of hydroxymethyl-p-benzoquinone a highly functionalised branched dibromodiol can be obtained through a bromination and reduction sequence. The all-trans-isomer is the major product of this two-step-reaction and can be isolated by crystallisation. Subsequent modification of the building block led to four of the eight possible isomers of a hydroxymethyl conduritol, for example streptol (a plant growth regulator) and 1-epi-valienol. To support biosynthetic studies on the α-glucosidase inhibitor acarbose in Actinoplanes sp., the precursor of the valienamine moiety 2-epi-5-epi-valiolone has been synthesised in a highly stereoselective manner via this methodology.

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