Synthesen von C-glycosylierten Aminosäuren und Peptiden unter Einsatz speziell konstruierter Mikroreaktoren

Die chemische Synthese definierter Glycopeptidstrukturen bildet die Basis einiger vielversprechender Ansätze zur Therapie verschiedener Krankheiten. Die Entwicklung hochaffiner Selektininhibitoren könnte der Behandlung chronischer Entzündungen und zur Unterdrückung der Metastasierung von Tumoren dienen. Vollsynthetische Vakzine auf Basis glycosylierter MUC1-Partialstrukturen sollen das Immunsystem zur Bekämpfung von krankem Gewebe anregen und so perspektivisch eine Impfung gegen Krebs ermöglichen. Da die natürlich vorkommenden O-Glycoside in vivo eine begrenzte Stabilität besitzen, wurde eine Methode entwickelt, welche die modulare Herstellung von stabilen rnC-Glycosylaminosäuren als Mimetika der natürlichen Serin-, Threonin- und Tyrosin-Glycoside ermöglicht. Dazu wurden passend geschützte Kohlenhydrat-Lactone synthetisiert, die in einer mikrowellengestützten Petasis-Olefinierung unter Durchflussbedingungen in die entsprechenden exo-Glycale überführt wurden. Die Reaktionszeit konnte durch diese spezielle Reaktionsführung auf weniger als drei Minuten verringert werden, während konventionell mehrere Stunden benötigt werden. Die C-glycosidische Verknüpfung mit den entsprechenden Aminosäurebausteinen gelang durch eine Hydroborierungs-Suzuki-Kupplungs-Kaskade. Nach umfangreicher Optimierung der Reaktionsparameter ließ sich neben mehreren Monosacchariden auch ein exo-Glycal der Lactose erfolgreich in der Kupplung einsetzen. Nach verschiedenen Schutzgruppenmanipulationen wurden einige der synthetisierten Bausteine zur Synthese C-glycosylierter Partialstrukturen des Mucins MUC1 an der festen Phase herangezogen. In ELISA-Experimenten wurden die C-Glycosylpeptide von an Brustkrebsgewebe bindenden Antikörpern erkannt, die durch Vakzinierung mit ähnlichen Strukturen erhalten worden waren. Zur Synthese zweier Bausteine potenzieller Selektin-Inhibitoren wurde ein Mimetikum des in natürlichen Liganden vorkommenden Tetrasaccharides Sialyl-Lewisx synthetisiert. Bei diesem wurde die terminale Sialinsäure durch (S)-Cyclohexylmilchsäure ersetzt. Die bei der gewählten Syntheseroute notwendige regioselektive Öffnung eines Benzylidenacetals wurde in einem Mikroreaktor durchgeführt, wodurch eine einfache Reaktionsoptimierung mit geringen Substanzmengen möglich war. Die Reaktionszeit liegt mit unter 4 Minuten deutlich unter den üblichen Werten von einer bis mehreren Stunden. In einer Block-Glycosylierung konnte das Pseudotetrasaccharid sowohl an einen C-Lactosyl-Tyrosin-, als auch an einen C-Lactosyl-Serin-Akzeptor angefügt und somit die Synthese der Zielverbindungen abgeschlossen werden. Diese Bausteine können in Zukunft als Bestandteile synthetischer Glycopeptide zum Einsatz kommen, welche Mimetika der natürlichen Selektin-Liganden darstellen sollen.rn

Tropfenbasierte Multiphasen – Mikroreaktionstechnologie in organisch-chemischer Synthese

In der vorliegenden Doktorarbeit werden neue, mikrofluidische Verfahren, zur Durchführung chemischer Reaktionen in mehrphasigen Systemen präsentiert. rnDas Einschließen von Reaktionspartnern in einzelne Segmente, deren Volumina im Bereich von Mikro- bis Femtoliter liegen und die dadurch erzeugten enormen, spezifischen Oberflächen, ermöglichen Massentransportprozesse über die Phasengrenzfläche zwischen einzelnen Segmenten, drastisch zu intensivieren. Aufgrund geringer räumlicher Ausdehnungen einzelner Kompartimente und durch vorherrschende, zirkulierende Strömungen in den einzelnen Abschnitten, sind Diffusions- und Konvektionsprozesse in diesen rasch, sodass an der Grenzfläche gebildete, reaktive Intermediate in sehr kurzen Zeitintervallen umgesetzt werden können. rnrn

Synthesis of bis(3-{[2-(allyloxy)ethoxy]methyl}-2,4,6-trimethylbenzoyl)(phenyl)phosphine oxide - a tailor-made photoinitiator for dental adhesives

Because of the poor solubility of the commercially available bisacylphosphine oxides in dental acidic aqueous primer formulations, bis(3-{[2-(allyloxy)ethoxy]methyl}-2,4,6-trimethylbenzoyl)(phenyl)phosphine oxide (WBAPO) was synthesized starting from 3-(chloromethyl)-2,4,6-trimethylbenzoic acid by the dichlorophosphine route. The substituent was introduced by etherification with 2-(allyloxy)ethanol. In the second step, 3-{[2-(allyloxy)ethoxy]methyl}-2,4,6-trimethylbenzoic acid was chlorinated. The formed acid chloride showed an unexpected low thermal stability. Its thermal rearrangement at 180 ° C resulted in a fast formation of 3-(chloromethyl)-2,4,6-trimethylbenzoic acid 2-(allyloxy)ethyl ester. In the third step, the acid chloride was reacted with phenylphosphine dilithium with the formation of bis(3-{[2-(allyloxy)ethoxy]methyl}-2,4,6-trimethylbenzoyl)(phenyl)phosphine, which was oxidized to WBAPO. The structure of WBAPO was confirmed by ¹H NMR, ¹³C NMR, ³¹P NMR, and IR spectroscopy, as well as elemental analysis. WBAPO, a yellow liquid, possesses improved solubility in polar solvents and shows UV-vis absorption, and a high photoreactivity comparable with the commercially available bisacylphosphine oxides. A sufficient storage stability was found in dental acidic aqueous primer formulations.

Synthesis of the Sugar Building Block of Bicyclo-RNA

We present the novel synthesis of two sugar units that are central intermediates for the formation of members of the bicyclo-DNA and -RNA family. The synthesis starts from commercially available 1,2: 5,6-di-O-isopropylidene-alpha-D-glucofuranose. The key step involves the elaboration of a carbocyclic ring in a furanoside by rhodium(I)-catalyzed hydroacylation. Via this pathway, one of the sugar units is available in 8 steps and in an overall yield of 27%, while its deoxy derivative is obtained in 11 steps, which is 5 steps fewer than in our previous synthesis of this compound.

Efficient and Accurate Characterization of the Bergman Cyclization for an Expanded Substructure of Esperamicin A1

Incorporation of enediynes into anticancer drugs remains an intriguing yet elusive strategy for the design of therapeutically active agents. Density functional theory was used to locate reactants, products, and transition states along the Bergman cyclization pathways connecting enediynes to reactive para-biradicals. Sum method correction to low-level calculations confirmed B3LYP/6-31G(d,p) as the method of choice in investigating enediynes. Herein described as MI:Sum, calculated reaction enthalpies differed from experiment by an average of 2.1 kcal·mol−1 (mean unsigned error). A combination of strain energy released across the reaction coordinate and the critical intramolecular distance between reacting diynes explains reactivity differences. Where experimental and calculated barrier heights are in disagreement, higher level multireference treatment of the enediynes confirms lower level estimates. Previous work concerning the chemically reactive fragment of esperamcin, MTC, is expanded to our model system MTC2.

Thermodynamics of the Hydroxyl Radical Addition to Isoprene

Oxidation of isoprene by the hydroxyl radical leads to tropospheric ozone formation. Consequently, a more complete understanding of this reaction could lead to better models of regional air quality, a better understanding of aerosol formation, and a better understanding of reaction kinetics and dynamics. The most common first step in the oxidation of isoprene is the formation of an adduct, with the hydroxyl radical adding to one of four unsaturated carbon atoms in isoprene. In this paper, we discuss how the initial conformations of isoprene, s-trans and s-gauche, influences the pathways to adduct formation. We explore the formation of pre-reactive complexes at low and high temperatures, which are often invoked to explain the negative temperature dependence of this reaction’s kinetics. We show that at higher temperatures the free energy surface indicates that a pre-reactive complex is unlikely, while at low temperatures the complex exists on two reaction pathways. The theoretical results show that at low temperatures all eight pathways possess negative reaction barriers, and reaction energies that range from −36.7 to −23.0 kcal·mol−1. At temperatures in the lower atmosphere, all eight pathways possess positive reaction barriers that range from 3.8 to 6.0 kcal·mol−1 and reaction energies that range from −28.8 to −14.4 kcal·mol−1.

Acid, Silver, and Solvent-Free Gold-Catalyzed Hydrophenoxylation of Internal Alkynes

A range of arylgold compounds have been synthesized and investigated as single-component catalysts for the hydrophenoxylation of unactivated internal alkynes. Both carbene and phosphine-ligated compounds were screened as part of this work, and the most efficient catalysts contained either JohnPhos or IPr/SIPr. Phenols bearing either electron-withdrawing or electron-donating groups were efficiently added using these catalysts. No silver salts, acids, or solvents were needed for the catalysis, and either microwave or conventional heating afforded moderate to excellent yields of the vinyl ethers.

Microwave-Assisted Phospha-Michael Reactions with Internal Alkenes

The atom efficient phospha-Michael reaction between bis 4-methylphenyl phosphine oxide and several activated internal alkenes has been shown to occur under microwave irradiation without added solvent or catalyst. The alkenes used for this study were ethyl 4-nitrocinnamate, two chalcones ((E)-3-(4-methoxy-phenyl)-1-(4- nitrophenyl)-prop-2-en-1-one and (E)-1-(4-methoxyphenyl)-3-(3-nitro-phenyl)-prop-2- en-1-one), and 2-phenylmethylene-propanedinitrile. In the case of ethyl 4-nitrocinnamate, reaction with bis 4-methylphenyl phosphine oxide for sixty minutes at 130 °C yielded the desired phospha-Michael product in a 55% yield after purification. Varying the location of the nitro group on the phenyl rings of the chalcones did not seem to have a large effect on their reactivity. By NMR, both chalcones seemed to react to the same extent when the reaction times and temperatures were held constant. Interestingly, a phospha-Michael reaction was observed at a reaction temperature of 65°C for experiments involving 2- phenyl-methylene-propanedinitrile while the other substrates required a reaction temperature of 130 °C. Similar experiments were carried out with bis mesityl phosphine oxide and two internal alkenes: 2-phenylmethylene-propanedinitrile and ethyl-2-cyano-3- methyl-2-butenoate. These experiments did not yield any of the predicted phospha- Michael products, which suggest steric limitations to the Michael donor for this reaction.