Totalsynthese von Biphenomycin B und Konformationsanalyse von Biphenomycin-Analoga

Zusammenfassung über meine Doktorarbeit

1, Total Synthese von Biphenomycin B

Die Biphenomycine sind eine Familie von Cyclopeptid-Antibiotika, die 1985 von Ezaki et al. aus Streptomyces Filipinensis und S. Griseorubiginosus isoliert wurden. Biphenomycin B, welches in

der Natur seltener im Verglech zu Biphenomycin A vorkommt, zeigt Bioaktivität in Mikroben.

Wegen ihrer bekannten Bioaktivitäten und ihrer besonderen Biphenyl-Cyclopeptid-Struktur wurde eine flexible Synthesestrategie entwickelt, die einen schnellen Zugang zu Biphenomycin B (3) eröffnet. Das Zielmolekül 3 wurde aus Salicylaldehyd (1) in nur 17 Schritten in der längsten Synthesesequenz und mit 3 %iger Ausbeute über alle Schritte erhalten.

O HO

Biphenomycin B (3) H₂N

HN

O

NH O

CO₂H

HO OH

NH2

OH N

HO

CO₂H H

2 × +

1 2

17 Stufe 3 %

Als Schlüsselschritte der entwickelten Synthesestrategie ergaben sich folgende Umsetzungen:

* Herstellung der chiralen Aminosäuren durch enantioselektive Alkylierung:

In der enantioselektiven Alkylierung wurde das stereogene Zentrum der Aminosäure mit Hilfe eines Corey-Katalysators erzeugt. Der Corey-Katalysator ist als Phasentransfer-Katalysator wegen der einfachen Aufarbeitung, milden Reaktionsbedingungen, den niedrigen Kosten und hoher Enantioselektivität (ee > 96 %) in der Synthese verwendet worden.

Br MeO

I

N CO₂tBu

I M eO

CO₂tBu N

Ph

Ph Corey Kat.

Ph Ph 86 %

ee≥96 % (S)

NH₂ CO₂H

I

M eO 4MHCl (S) quantitativ 4

5

6 7

* Intermolekulare Suzuki-Kupplung zum Aufbau der Biaryleinheit:

Bei dieser Suzuki-Kupplung liegt Baustein 8 als freie Carbonsäure vor. Im Vergleich zur

Literatur ist diese Reation vorteilhaft, da nicht nur eine Schutzgruppe und zwei

Reaktionsschritte eingespart wurde, sondern insgesamt die Syntheseroute für

Biphenomycin B und Derivate flexibler wurde.

NHCbz CO₂H

I

MeO

NHBoc CO₂Me B

MeO

O O

CbzHN CO₂H BocHN CO₂Me

MeO OMe

Dioxan/H₂O (9 : 1), 80 °C, 16 h,

74%

Pd(OAc)₂(20 mol%), P(o-tolyl)₃(40 mol%), Cs₂CO₃(3 Äquiv.),

8 9 10

* Macrolactamisierung zur cyclischen Struktur:

In dieser Arbeit wurden bessere Cyclisierungsbedingungen gefunden. Damit wurde das cyclische Tripeptid 12 in 75 %iger Ausbeute erhalten.

CbzHN HN

H₂N CO₂Me

MeO OMe

O CO₂H

OTBS N₃ H

CbzHN HN O

NH O

CO₂Me

MeO OMe

N₃ OTBS CH₂Cl₂, 16 h,

75%

EDC·HCl (1.5 Äquiv.) HOBt (1.5 Äquiv.) EtN(iPr)2(2.2 Äquiv.)

11

12

2, Herstellung der Biphenomycin-Derivate und Untersuchung der Bioaktivitäten

Unter Verwendung der Synthesestrategie von Biphenomycin B wurden mehrere Derivate mit unterschiedlichen Substituenten aus der Biarylcarbonsäure 10 hergestellt.

HCl•HN CO₂tBu R CbzHN CO₂HBocHN CO₂Me

MeO OMe

+

R = Me R = CH₂OtBu R = C₃H₆NHCbz

H2N HN

O

NH O

CO2H R

HO OH

R = Me R = CH2OH R = C₃H₆NH₂

10 13

14

Für den in vitro Transkriptions/Translation-Assay wurden T7 RNA-Polymerase und das 70S

Ribosom verwendet. Der IC50-Wert von Biphenomycin B lag bei 37.8 µM ± 7.9 µM. Weitere

Forschungen zur Bioaktivität werden im Moment durchgeführt.

3, Synthese und Konfigurationsanalyse von makrocyclischen Biraylverbindungen

Für die Konfigurationsanalyse von makrocyclischen Biraylverbindungen wurde eine Substanzbibliothek mit verschiedenen Stereozentren und Substitutionsgruppen hergestellt. Mit Hilfe von NOE und CD-Spektren wurden die Konfigurationen zugeordnet, die abhängig von Unterschieden in den Stereozentren der Verbindungen und der Polaritäten der Lösungsmittel sind.

Die folgende Abbildung zeigt die Beispiele.

CbzHN O

N H CO

Me H N

O

OH MeO OM e

(R) (S)

(R)

CbzHN O

N H CO

Me H N

O

OtBu MeO OMe

(R) (S)

(S) M

P

in Acetonitril (aprotisch)

in Acetonitril (aprotisch)

in Ethanol (protisch)

in Ethanol (protisch) CbzHN

O

N H CO

Me H N

O

OH MeO OMe

(R) (S)

(R) M

CbzHN O

N H CO

Me H N

O

OtBu MeO OMe

(R) (S)

(S) M

9 9

10 P 10 M

Während der Baustein 9 sowohl in einem aprotischen Lösungsmittel (ACN) als auch in einem

protischen Lösungsmittel (EtOH) in M-Konfiguration vorliegt, liegt Baustein 10 in Acetonitril in

P-Mofiguration und in Ethanol in M-Konfiguration vor. Diese Untersuchungen sind die

Voraussetzung, um einen Zusammenhang zwischen den Konfigurationen und den Bioaktivitäten

der Verbindungen zu finden bzw. auszuschließen.