Diastereoselektive Synthese neuer beta-Aminocyclopropancarbonsäuren und deren Einbau in Peptide

摘要

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene beta-Aminocyclopropan-carbonsäurederivate (beta-ACCs) diastereoselektiv synthetisiert und als gerüststarre Peptidbausteine in unterschiedlichen Themenstellungen verwendet.Im Split-und-mix�Verfahren eine Testbibliothek aus beta-ACC-Derivaten zu synthetisieren, war das erste Ziel dieser Arbeit. Hierbei konnte, ausgehend von 2-(4-Formyl-3-Phenoxy)-Poly-styrolharz und eines beta-ACC als Scaffold, mittels des IRORI-MikroKan-Systems in vier Stufen eine Bibliothek von 27 Derivaten unter leicht automatisierbaren Bedingungen synthetisiert werden. Die dabei erzielten Reinheiten lagen im Bereich von 65-90 %, die Ausbeuten im Bereich von 10-80 %. Somit konnte unter Verwendung eines beta-ACC als Scaffold, die Möglichkeit zur Synthese einer Bibliothek mit bis zu 1000 Substanzen demonstriert werden.Die Vermutung, dass eine Übertragung der Synthese von MikroKans auf NanoKans für Bibliotheken mit bis zu 10000 Verbindungen möglich sei, ließ sich im Laufe des Forschungsaufenthaltes bei der Firma Selectide (Aventis) jedoch nicht bestätigen. Das hierbei auftretende Problem ergab sich aus der Labilität der Zwischenstufe bei der in situ Alloc-Entschützung und Kupplung, kombiniert mit dem schlechteren Diffusionsverhalten der Reaktionslösungen bei den kleineren NanoKans.Der zweite Aufgabenbereich beschäftigte sich mit Photoelektronen-Transfer-Untersuchungen an beta-ACC-Derivaten, die in Zusammenarbeit mit dem Arbeitskreis von Prof. Dr. G.-H. Löhmannsröben (Berlin) durchgeführt wurden. Ziel dieses Projektes war es, die in früheren Arbeiten postulierte Konformationsänderung der mono acylierten beta-ACCs durch Verstärkung von Wasserstoffbrücken im angeregten Zustand zu belegen. Der nach Anregung nicht erfolgte Elektronentransfer bei einfach acylierten Derivaten war Grundlage für die Annahme gewesen, eine Verstärkung von Wasserstoffbrücken habe eine größere Entfernung der Substituenten zur Folge gehabt.Daher wurden ausgehend von cyclopropaniertem N-Boc-Pyrrol in vier Stufen doppelt acylierten Derivate synthetisiert, welche keine Wasserstoffbrücke ausbilden können. Wie mit Hilfe der anschließenden PET-Untersuchungen nachgewiesen wurde, ist an diesen doppelt acylierten Derivaten in der Tat Elektronentransfer möglich, wodurch die Vermutung, Wasserstoffbrücken seien für das Ausbleiben des Elektronentransfers bei einfach acylierten Derivaten verantwortlich, bestätigt wird.Letztendlich untermauert dieses Ergebnis die These, dass es bei Anregung zu einer Verstärkung von Wasserstoffbrücken und damit zu einer Konformationsänderung kommt.Einen dritten Themenbereich bildete die Herstellung von Derivaten, die sich für den Einbau in das Neuropeptid Y (NPY) eignen. Die in diesem Rahmen erfolgte diastereoselektive Synthese des Serinanalogons und des Argininanalogons verlief erfolgreich, bei dem Versuch, diese Derivate zu Dipeptiden für den Einbau in das NPY zu kuppeln, wurden jedoch nur Zersetzungs- und Ringöffnungsprodukte erhalten. Dagegen gelang es, Fmoc-Arg(Pmc)-cis-cyclo-Asp-OH mittels Festphasensynthese als Dipeptid des schwerlöslichen Glutaminanalogons ausgehend von dem beta-ACC 20 darzustellen. Der Einbau des Dipeptids und die Untersuchungen der erhaltenen NPY-Analoga erfolgen derzeit am Arbeits-kreis von Prof. Dr. A. Beck-Sickinger (Leipzig). Bis zum Ende der vorliegenden Arbeit waren noch keine Ergebnisse verfügbar.In einem vierten Teil der Arbeit schließlich konnte durch Cyclopropanierung von N-Boc-1,4-Dihydropyridin und ozonolytische Ringöffnung ein Zugang zu neuen beta-ACC-Derivaten aufgezeigt werden. Durch reduktive Aminierung des so erhaltenen Aldehyds wurde ein Lysinanalogon erhalten. Die Modifikation des Aldehyds zum Glutaminsäureanalogon durch Oxidation und Veresterung gelang in 88 % Gesamtausbeute. Dieses Glutaminsäureanalogon konnte sowohl am C- als auch am N-Terminus unter Standardbedingungen mit beta-Aminosäuren gekuppelt werden. Die Ausbeuten bei der Kupplung am N-Terminus konnten hierbei durch Verwendung der N-Alloc in situ Entschützung und Kupplung noch gesteigert werden, blieben aber insgesamt mit 54 % noch mäßig, so dass weitere Studien in diese Richtung zur Optimierung erfolgen sollten.Eine weiterführende Derivatisierung des Glutaminsäureanalogons zu dessen Diamid eröffnete die Möglichkeit, die Ausbildung von intramolekularen Wasserstoffbrücken zur Abschätzung eventueller turn-Induktion zu untersuchen. Mittels IR-Spektroskopie konnte der Anteil der Wasserstoffbrücken in dem Diamid abgeschätzt werden. Durch Molecular Modelling-Berechnungen wurden Anhaltspunkte für die Lokalisierung der Wasserstoffbrücken erhalten. Es wurden jedoch nur Berechnungen im Vakuum durchgeführt, weshalb der Wasserstoffbrücken-Beitrag etwas zu hoch abgeschätzt ist. Es konnte aber gezeigt werden, dass die beta-ACC-Einheit durch Ausbildung eines siebengliedrigen Rings (C7) turn-Strukturen induzieren bzw. stabilisieren kann.