A further exploration of a nucleophilicity index based on the gas-phase ionization potentials

An empirical nucleophilicity index based on the gas-phase ionization potentials has been recently shown to be useful categorizing and settling the nucleophilicity power of a series of captodative ethylenes reacting in cycloaddition reactions (L.R. Domingo, E. Chamorro, P. Perez, Journal of Organic Chemistry 73 (2008) 4615-4624). In the present work, the applicability of such model is tested within a broader series of substituted alkenes, substituted aromatic compounds and simple nucleophilic molecules. This index obtained within a Koopman`s theorem framework has been evaluated here in both gas and solution phases for several well-known nucleophiles. These results are found to be linearly correlated. Finally, the feasibility of the predictive character of this index has been discussed in comparison to the available experimental nucleophilicities of some amines in water. These results further support and validate the usefulness of such approximation in the modeling of the global nucleophilicity. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Selective Sulfenylative Desulfonylation or Decarbalkoxylation of -Sulfonyl Malonates with DABCO or Bu3N: Reactivity and Conformational Analysis

The study on reactivity of several -substituted -sulfonyl malonates toward 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane (DABCO) and Bu3N is described. The reactivity with DABCO revealed the possible competition between decarbalkoxylation and unexpected desulfonylation, depending on the -substituent, because of sterical hindrance around the electrophilic centers (SO2 and CO2R). The derivatives with crowded -substituents suffer selective desulfonylation, and a novel and efficient desulfonylation method can be proposed. The dependence of the reactivity of -sulfonyl malonates on the sterical hindrance around the electrophilic centers is confirmed by conformational analysis (Macromodel/MM2* and Mopac/MP3). The carbanionic mechanism is proved because the corresponding protonated, deuterated, and sulfenylated products were obtained by addition of the corresponding electrophilic agents. Bu3N showed itself to be a novel selective decarbalkoxylation agent for any -substituted -sulfonyl malonate.

Marine Fungi Aspergillus sydowii and Trichoderma sp Catalyze the Hydrolysis of Benzyl Glycidyl Ether

Whole cells of the marine fungi Aspergillus sydowii Gc12, Penicillium raistrickii Ce16, P. miczynskii Gc5, and Trichoderma sp. Gc1, isolated from marine sponges of the South Atlantic Ocean (Brazil), have been screened for the enzymatic resolution of (+/-)-2-(benzyloxymethyl)oxirane (benzyl glycidyl ether; 1). Whole cells of A. sydowii Gc12 catalyzed the enzymatic hydrolysis of (R,S)-1 to yield (R)-1 with an enantiomeric excess (ee) of 24-46% and 3-(benzyloxy)propane-1,2-diol (2) with ee values < 10%. In contrast, whole cells of Trichoderma sp. Gc1 afforded (S)-1 with ee values up to 60% and yields up to 39%, together with (R)-2 in 25% yield and an ee of 32%. This is the first published example of the hydrolysis of 1 by whole cells of marine fungi isolated from the South Atlantic Ocean. The hydrolases from the two studied fungi exhibited complementary regioselectivity in opening the epoxide ring of racemic 1, with those of A. sydowii Gc12 showing an (S) preference and those of Trichoderma sp. Gc1 presenting an (R) preference for the substrate.

Spectroscopic, Structural, and Conformational Properties of (Z)-4,4, 4-Trifluoro-3-(2-hydroxyethylamino)-1-(2-hydroxypheny1)-2-buten-1-one, C12H12F3NO3: A Trifluoromethyl-Substituted beta-Aminoenone

The ( Z)-4,4,4-trifluoro-3-(2-hydroxyethylamino)-1-(2-hydroxyphenyl)-2-buten-1-one (C12H12F3NO3) compound was thoroughly studied by IR, Raman, UV-visible, and C-13 and F-19 NMR spectroscopies. The solid-state molecular structure was determined by X-ray diffraction methods. It crystallizes in the P2(1)/c space group with a = 12.1420(4) angstrom, b = 7.8210(3) angstrom, c := 13.8970(5) angstrom, beta = 116.162(2)degrees, and Z = 4 molecules per unit cell. The molecule shows a nearly planar molecular skeleton, favored by intramolecular OH center dot center dot center dot 0 and NH center dot center dot center dot 0 bonds, which are arranged in the lattice as an OH center dot center dot center dot 0 bonded polymer coiled around crystallographic 2-fold screw-axes. The three postulated tautomers were evaluated using quantum chemical calculations. The lowest energy tautomer (I) calculated with density functional theory methods agrees with the observed crystal structure. The structural and conformational properties are discussed considering the effect of the intra- and intermolecular hydrogen bond interactions.

Asymmetric synthesis of benzylic and heterobenzylic amines

C2-Symmetrical, enantiopure 2,6-di[1-(1-aziridinyl)alkyl]pyridines (DIAZAPs) were prepared by a high-yielding, three-step sequence starting from 2,6-pyridinedicarbaldehyde and (S)-valinol or (S)-phenylglycinol. The new compounds were tested as ligands in palladium-catalyzed allylation of carbanions in different solvents. Almost quantitative yield and up to 99% enantiomeric excess were obtained in the reactions of the enolates derived from malonate, phenyl- and benzylmalonate dimethyl esters with 1,3-diphenyl-2-propenyl ethyl carbonate. Asymmetric synthesis of 2-(2-pyridyl)aziridines from chiral 2-pyridineimines bearing a stereogenic center at the nitrogen atom was development. The envisioned route involves the addition of chloromethyllithium to the imine derived from 2-pyridinealdehyde and (S)-valinol, protected as O-trimethylsilyl ether. The analogous reaction performed on the imine derived from (S)-valine methyl ester gave the product containing the aziridine ring as well as the α-chloro ketone group coming from the attack of chloromethyllithium to the ester function. Other stereogenic alkyl substituents at nitrogen gave less satisfactory results. Moreover, the aziridination protocol did not work on other aromatic imines, e.g. 3-pyridineimine and benzaldimine, which are not capable of bidentate chelation. The N-substituent could not be removed, but aziridine underwent ring-opening by attack of nitrogen, sulfur, and oxygen nucleophiles. Complete or prevalent regioselectivity was obtained using cerium trichloride heptahydrate as a catalyst. In some cases, the N-substituent could be removed by an oxidative protocol. The addition of organometallic (lithium, magnesium, zinc) reagents to 2-pyrroleimines derived from (S)-valinol and (S)-phenylglycinol gave the N-substituted-1-(2-pyrrolyl)alkylamines with high yields and diastereoselectivities. The (S,S)-diastereomers were useful intermediates for the preparation of enantiopure 1-[1-(2-pyrrolyl)alkyl]aziridines by routine cyclization of the β-aminoalcohol moiety and of (S)-N-benzoyl 1-[1-(2-pyrrolyl)alkyl]amines and their N-substituted derivatives by oxidative cleavage of the chiral auxiliary. 1-Allyl-2-pyrroleimines obtained from (S)-phenylglycinol and (S)-valinol underwent highly diastereoselective addition of allylmetal reagents, used in excess amounts, to give the corresponding secondary amines with concomitant allyl to 1-propenyl isomerisation of the 1-pyrrole substituent. Protection of the 2-aminoalcohol moiety as oxazolidinone, amide or Boc derivate followed by ring closing metathesis of the alkene groups gave the unsaturated bicyclic compound, whose hydrogenation afforded the indolizidine derivative as a mixture of separable diastereomers. The absolute configuration of the main diastereomer was assessed by X-ray crystallographic analysis.

Stereoselective synthesis of heterocycles as intermediates of biologically active compounds

The aim of this thesis was to investigate the synthesis of enantiomerically enriched heterocycles and dehydro-β-amino acid derivatives which can be used as scaffolds or intermediates of biologically active compounds, in particular as novel αvβ3 and α5β1 integrin ligands. The starting materials of all the compounds here synthesized are alkylideneacetoacetates. Alkylidene derivates are very usefull compounds, they are usually used as unsaturated electrophiles and they have the advantage of introducing different kind of functionality that may be further elaborated. In chapter 1, regio- and stereoselective allylic amination of pure carbonates is presented. The reaction proceeds via uncatalyzed or palladium-catalyzed conditions and affords enantiopure dehydro-β-amino esters that are useful precursor of biologically active compounds. Chapter 2 illustrates the synthesis of substituted isoxazolidines and isoxazolines via Michael addition followed by intramolecular hemiketalisation. The investigation on the effect of the Lewis acid catalysis on the regioselectivity of the addition it also reported. Isoxazolidines and isoxazolines are interesting heterocyclic compounds that may be regarded as unusual constrained -amino acids or as furanose mimetics. The synthesis of unusual cyclic amino acids precursors, that may be envisaged as proline analogues, as scaffolds for the design of bioactive peptidomimetics is presented in chapter 3. The synthesis of 2-substituted-3,4-dehydropyrrole derivatives starting from allylic carbonates via a two step allylic amination/ring closing metathesis (RCM) protocol is carried out. The reaction was optimized by testing different Grubbs’ catalysts and carbamate nitrogen protecting groups. Moreover, in view of a future application of these dehydro-β-amino acids as central core of peptidomimetics , the malonate chain was also used to protect nitrogen prior to RCM. Finally, chapter 4 presents the synthesis of two novel different classes of integrin antagonists, one derived from dehydro-β-amino acid prepared as described in chapter 1 and the other one has isoxazolidines synthesized in chapter 2 as rigid constrained core. Since that these compounds are promising RGD mimetics for αvβ3 and α5β1 integrins, they have been submitted to biological assay. and to interpret on a molecular basis their different affinities for the αvβ3 receptor, docking studies were performed using Glide program.

Stereoselektive Synthesen von Stickstoffheterocyclen aus 4-substituierten N-Galactosyl-dehydropiperidinonen

Ziel dieser Arbeit war es, an in 4-Position substituierten N-Galactosyl-dehydropiperidinonen die übrigen Positionen des Heterocycluses selektiv zu funktionalisieren und die erarbeiteten Methoden im Rahmen von Total- und Partialsynthesen biologisch aktiver Verbindungen anzuwenden. Ausgehend von N-Galactosyl-2-pyridon, welches sich in drei Stufen aus D-Galactose im Gramm-Maßstab erhalten lässt, konnten die in Position 4-substituierten Dehydropiperidinone in regio- und diastereoselektiv verlaufenden Additionen von Grignard-Reagenzien und Organocupraten synthetisiert werden. Es gelang die Einführung sowohl unverzweigter als auch sekundärer, tertiärer und cyclischer Alkylreste. Ebenfalls gute Ausbeuten und exzellente Diastereoselektivitäten wurden bei der konjugierten Addition verschieden substituierter Aryl- und Benzyl-Grignard-Reagenzien erhalten. Das Kohlenhydratauxiliar kontrolliert dabei nicht nur die faciale Selektivität, sondern es bestimmt gleichzeitig die Regioselektivität. Die absolute Konfiguration der 4-substituierten 2-Pyridone konnte durch Röntgenstrukturanalysen zweier Produkte zweifelsfrei geklärt werden. Dass die so dargestellten Heterocyclen wertvolle Synthone zur asymmetrischen Synthese mehrfach substituierter Piperidinverbindungen sind, konnte gezeigt werden durch die Ausarbeitung verschiedener Methoden zur weitergehenden Funktionalisierung an den Positionen C-2, C-3, C-5 und C-6 sowie durch die Entwicklung eines Verfahrens zur Freisetzung der stereoselektiv synthetisierten Heterocyclen. Diese systematisch untersuchten Synthesewege konnten in Partial- und Totalsynthesen von pharmakologisch relevanten Verbindungen erfolgreich beschritten werden. So gelang die Synthese des biologisch aktiven (3S)-Piperidinols, sowie die des 3-Hydroxy-4-(4-fluorphenyl)-piperidin-Derivates. Weiterhin gelang die formale Totalsynthese von (+)-Paroxetin, welches einen pharmakologisch interessanten Wirkstoff mit der Struktur eines 3,4-trans-disubstituierten Piperidins darstellt. Ein weiterer Themenschwerpunkt dieser Arbeit war die regio- und stereoselektive Synthese von Benzomorphan-Derivaten. Diese gelang durch intramolekulare Amino-Alkylierung der 4-Benzyl-substituierten Dehydropiperidinone. Durch Anwendung dieser Methodik konnte eine Reihe verschieden substituierter 7,8-Benzomorphan-Derivate synthetisiert werden, die interessante Zwischenstufen in der asymmetrischen Benzomorphansynthese darstellen. In einer exemplarischen Synthese wurde so das 7,8-Benzomorphan hergestellt.

Untersuchungen zur stereokontrollierten Synthese von 3-Mercaptolysinderivaten und Untersuchungen zur Synthese von Ansa-Seco-Steroiden

Untersuchungen zur stereokontrollierten Synthese von 3-Mercaptolysinderivaten: 3-Mercaptolysin und Peptide mit einer 3-Mercaptolysin-Einheit sind als Liganden für Nukleardiagnostika in der Kontrastmittelforschung von großem Interesse. Für das Screening Gewebe-selektiver Diagnostika sollten Mercaptolysinderivate, die sich für den Einbau in Peptide eignen, stereokontrolliert aufgebaut werden. Als Grundlage wurde im Rahmen dieser Arbeit eine sehr effiziente Synthese von Methoxymethyl-(4-oxo-butyl)-carbaminsäure-tert-butylester aus Pent-4-en-1-ol entwickelt. Nach Olefinierung des Aldehyds konnten Auxiliar-substituierte 6-Amino-hexensäure-derivate in guten Ausbeuten erhalten werden. Diese bildeten die Startmaterialien für auxiliargesteuerte Aziridinierungen mit anschließender Ringöffnung durch Schwefel-Nukleophile. Zudem wurden Azidierungen an Auxiliar-bewehrten Substraten, Michael-Additionen von Schwefel-Nukleophilen an Dehydroaminosäuren und viele weitere Reaktionen untersucht. Es galt dabei auf patentrechtlich geschützte Reaktionen zu verzichten, weil die Produkte ggf. in großem Maßstab kommerziell genutzt werden sollen. Dabei konnten alle vier stereoisomeren 2-Acetylamino-6-(tert-butoxycarbonyl-methoxymethyl-amino)-3-(4-methoxy-benzylsulfanyl)-hexansäurementhylester in guter Ausbeute synthetisiert werden. Nach Herstellung größerer Mengen der entsprechenden am Schwefelatom ungeschützten N-Fmoc-Aminosäurederivate sollen alle vier Stereoisomere in Peptide eingebaut und auf ihre Eignung als Liganden in Nukleardiagnostika untersucht werden. Untersuchungen zur Synthese neuartiger Ansa-Steroide: Über die Synthese von Ansa-Seco-Steroiden mittels eine Kaskade von intermolekularer Diels-Alder-Reaktion und anschließender Retro-Diels-Alder-Reaktion an 5,6,7,8-Tetradehydrosteroiden wurde erstmals 1986 von E. Winterfeldt et al. berichtet. Die damit eröffnete Möglichkeit eines völlig neuen Zugangs zu pharmakologisch interessanten Makrolid-Substraten konnte aber bislang nicht effektiv genutzt werden, weil insbesondere im Zusammenhang mit der Diels-Alder-Reaktion erhebliche präparative Probleme auftraten: Brauchbare Reaktivität nur bei sehr wenigen Dienophilen, Regioselektivitätsprobleme, etc. Hier galt es zu untersuchen, inwiefern sich diese Probleme durch die intramolekulare Reaktionsführung der Cycloaddition unterdrücken lassen können. Für die intramolekulare Diels-Alder-Reaktion zwischen der 5,7-Dien-Einheit des Steroids und einer an das Substrat gebundenen Dienophil-Einheit ist die Möglichkeit einer günstigen Anordnung der beiden Reaktanden-Gruppen entscheidend. Dafür wurden umfangreiche Untersuchungen zur alpha-konfigurierten Anbindung eines Dienophils in die 3-Position an 3-Hydroxy-5,6,7,8-Tetradehydrosteroiden durchgeführt: Mitsunobu-Reaktionen, Oxidations-Reduktions-Sequenzen, Oxidations-Ketalisierungs-Sequenzen, etc. Hierbei wurden zahlreiche neue Steroide synthetisiert. Es gelang jedoch nicht, 5,6,7,8-Tetradehydrosteroide mit axial in Position 3 eingebundenen Dienophilen in präparativ nutzbaren Mengen zu synthetisieren. Bei der Untersuchung intermolekularer Diels-Alder-Reaktionen zwischen Ergosterol und Brommaleinsäureanhydrid wurde vorzugsweise die Bildung der Addukte des 7,8,14,15-Tetradehydroisomers des Ergosterols beobachtet.

Comparative genomics and phylogenetics of the vertebrate CYP3 family

CYP3A verstoffwechselt mehr als 50% aller gegenwärtig in der Therapie eingesetzten Wirkstoffe, die häufig an klinisch relevanten Arzneimitttel-Wechselwirkungen beteiligt sind. Das Verständnis über die Bedeutung und die Regulation von einzelnen CYP3A Genen in der Pharmakologie und Physiologie ist unvollständig. Wir untersuchten die Evolution des CYP3 Genlokus über einen Zeitraum von 450 Millionen Jahre mittels genomischer Sequenzen von 16 Tierarten. Neue CYP3 Unterfamilien (CYP3B, C und D) entstanden über eine beschleunigte Evolution aus CYP3A Vorstufen von Clupeocephala Spezies. Ausgeprägte funktionelle Unterschiede traten zwischen CYP3A in Säugern und Clupeocephala CYP3 auf. Alle amnioten CYP3A Gene entwickelten sich aus zwei CYP3A Urgenen. Aufgrund der Entstehung von Säugern mit Plazenta ging eines von ihnen verloren während das andere eine neue genomische Umgebung infolge einer Translokation erlangte. In Primaten unterzog sich CYP3A mit mehreren Genduplikationen, Deletionen, Pseudogenisierung und Genkonversionen einer raschen evolutionären Veränderung. Die Entwicklung von CYP3A in Schmalnasenaffen (Alte Welt Affen, große Menschenaffen und Menschen) unterschieden sich wesentlich von Neue Welt Primaten (z.B. gewöhnlichen Krallenaffen) und Feuchtnasenaffen (z.B. Galago). Stellvertretend für die CYP3A Protein-codierende Sequenz entdeckten wir zwei frühe Episoden von besonders starker positiver Selektion: (1) auf CYP3A7 in der frühen hominoiden Evolution, welche im fetalen Zeitraum von einer Einschränkung der hepatischen Expression begleitet war, und (2) auf humanes CYP3A4 im Anschluss an die Teilung der Abstammungslinie in Schimpansen und Mensch. In Übereinstimmung mit diesen Befunden beeinflussen drei von vier positiv ausgewählten Aminosäuren, die in früheren biochemischen CYP3A Studien untersucht wurden, die Aktivität und Regioselektivität. Es ist somit naheliegend, dass CYP3A7 und CYP3A4 katalytische Funktionen erworben haben können, die besonders wichtig waren für die Evolution von Hominoiden und Menschen. Die Charakterisierung von CYP3A Promotoren in Primaten zeigte eine Anreicherung von ER6 Elementen in CYP3A Promotoren von Primaten und einen Trend in Richtung Erhöhung der ER6 Enstehung entlang den Abstammungslinien, die zu humanen und Schimpansen CYP3A4 führten. Die steigende Anzahl an ER6 Elementen kann durch die ausgeprägte CYP3A4 Induzierbarkeit und Expressionsvariabilität im Menschen verursacht sein.

Water-soluble organic compounds in air particulate matter analyzed by HPLC-DAD-MS and HPLC-MS/MS: abundance, sources and transformation of carboxylic acids, nitrophenols and nitrated proteins

Wasserlösliche organische Verbindungen (WSOCs) sind Hauptbestandteile atmosphärischer Aerosole, die bis zu ~ 50% und mehr der organischen Aerosolfraktion ausmachen. Sie können die optischen Eigenschaften sowie die Hygroskopizität von Aerosolpartikeln und damit deren Auswirkungen auf das Klima beeinflussen. Darüber hinaus können sie zur Toxizität und Allergenität atmosphärischer Aerosole beitragen.In dieser Studie wurde Hochleistungsflüssigchromatographie gekoppelt mit optischen Diodenarraydetektion und Massenspektrometrie (HPLC-DAD-MS und HPLC-MS/MS) angewandt, um WSOCs zu analysieren, die für verschiedene Aerosolquellen und -prozesse charakteristisch sind. Niedermolekulare Carbonsäuren und Nitrophenole wurden als Indikatoren für die Verbrennung fossiler Brennstoffe und die Entstehung sowie Alterung sekundärer organischer Aerosole (SOA) aus biogenen Vorläufern untersucht. Protein-Makromoleküle wurden mit Blick auf den Einfluss von Luftverschmutzung und Nitrierungsreaktionen auf die Allergenität primärer biologischer Aerosolpartikel – wie Pollen und Pilzsporen – untersucht.rnFilterproben von Grob- und Feinstaubwurden über ein Jahr hinweg gesammelt und auf folgende WSOCs untersucht: die Pinen-Oxidationsprodukte Pinsäure, Pinonsäure und 3-Methyl-1,2,3-Butantricarbonsäure (3-MBTCA) sowie eine Vielzahl anderer Dicarbonsäuren und Nitrophenole. Saisonale Schwankungen und andere charakteristische Merkmale werden mit Blick auf Aerosolquellen und -senken im Vergleich zu Daten anderen Studien und Regionen diskutiert. Die Verhätlnisse von Adipinsäure und Phthalsäure zu Azelainsäure deuten darauf hin, dass die untersuchten Aerosolproben hauptsächlich durch biogene Quellen beeinflusst werden. Eine ausgeprägte Arrhenius-artige Korrelation wurde zwischen der 3-MBTCA-¬Konzentration und der inversen Temperatur beobachtet (R2 = 0.79, Ea = 126±10 kJ mol-1, Temperaturbereich 275–300 K). Modellrechnungen zeigen, dass die Temperaturabhängigkeit auf eine Steigerung der photochemischen Produktionsraten von 3-MBTCA durch erhöhte OH-Radikal-Konzentrationen bei erhöhten Temperaturen zurückgeführt werden kann. Im Vergleich zur chemischen Reaktionskinetik scheint der Einfluss von Gas-Partikel-Partitionierungseffekten nur eine untergeordnete Rolle zu spielen. Die Ergebnisse zeigen, dass die OH-initiierte Oxidation von Pinosäure der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Bildung von 3-MBTCA ist. 3-MBTCA erscheint somit als Indikator für die chemische Alterung von biogener sekundärer organischer Aerosole (SOA) durch OH-Radikale geeignet. Eine Arrhenius-artige Temperaturabhängigkeit wurde auch für Pinäure beobachtet und kann durch die Temperaturabhängigkeit der biogenen Pinen-Emissionen als geschwindigkeitsbestimmender Schritt der Pinsäure-Bildung erklärt werden (R2 = 0.60, Ea = 84±9 kJ mol-1).rn rnFür die Untersuchung von Proteinnitrierungreaktionen wurde nitrierte Protein¬standards durch Flüssigphasenreaktion von Rinderserumalbumin (BSA) und Ovalbumin (OVA) mit Tetranitromethan (TNM) synthetisiert.Proteinnitrierung erfolgt vorrangig an den Resten der aromatischen Aminosäure Tyrosin auf, und mittels UV-Vis-Photometrie wurde der Proteinnnitrierungsgrad (ND) bestimmt. Dieser ist definiert als Verhältnis der mittleren Anzahl von Nitrotyrosinresten zur Tyrosinrest-Gesamtzahl in den Proteinmolekülen. BSA und OVA zeigten verschiedene Relationen zwischen ND und TNM/Tyrosin-Verhältnis im Reaktionsgemisch, was vermutlich auf Unterschiede in den Löslichkeiten und den molekularen Strukturen der beiden Proteine zurück zu führen ist.rnDie Nitrierung von BSA und OVA durch Exposition mit einem Gasgemisch aus Stickstoffdioxid (NO2) und Ozon (O3) wurde mit einer neu entwickelten HPLC-DAD-¬Analysemethode untersucht. Diese einfache und robuste Methode erlaubt die Bestimmung des ND ohne Hydrolyse oder Verdau der untersuchten Proteine und ernöglicht somit eine effiziente Untersuchung der Kinetik von Protein¬nitrierungs-Reaktionen. Für eine detaillierte Produktstudien wurden die nitrierten Proteine enzymatisch verdaut, und die erhaltenen Oligopeptide wurden mittels HPLC-MS/MS und Datenbankabgleich mit hoher Sequenzübereinstimmung analysiert. Die Nitrierungsgrade individueller Nitrotyrosin-Reste (NDY) korrelierten gut mit dem Gesamt-Proteinnitrierungsgrad (ND), und unterschiedliche Verhältnisse von NDY zu ND geben Aufschluss über die Regioselektivität der Reaktion. Die Nitrierungmuster von BSA und OVA nach Beahndlung mit TNM deuten darauf hin, dass die Nachbarschaft eines negativ geladenen Aminosäurerestes die Tyrosinnitrierung fördert. Die Behandlung von BSA durch NO2 und O3 führte zu anderend Nitrierungemustern als die Behandlung mit TNM, was darauf hindeutet, dass die Regioselektivität der Nitrierung vom Nitrierungsmittel abhängt. Es zeigt sich jedoch, dass Tyrosinreste in Loop-Strukturen bevorzugt und unabhängig vom Reagens nitriert werden.Die Methoden und Ergebnisse dieser Studie bilden eine Grundlage für weitere, detaillierte Untersuchungen der Reaktionskinetik sowie der Produkte und Mechanismen von Proteinnitrierungreaktionen. Sie sollen helfen, die Zusammenhänge zwischen verkehrsbedingten Luftschadstoffen wie Stickoxiden und Ozon und der Allergenität von Luftstaub aufzuklären.rn

Synthesis of carbolines and analogues via rhodhium-catalyzed [2+2+2] cycloaddition with alkynyl-ynamides : application to the total synthesis of alkaloids

The main research theme of this dissertation is the synthesis of g- and b-carbolines using a metal-catalyzed [2+2+2] cycloaddition strategy of tethered alkynyl-ynamides (diynes) with nitriles. g- and b-carbolines form the core of a large group of natural product and represent important targets for organic chemists. Many of these carbolines showed pharmacological effects ranging from anti-tumor to anxiolytic and anti-HIV activity. A model study with N-Ethynyl-N-tosyl-2-(2-phenylethynyl)aniline and methyl cyanoformate showed that rhodium-based catalysts promote efficiently the reaction. A further optimization showed that the regioselectivity of the reaction can be tuned by the choice of the solvent or by the catalytic system. Application to a larger scope of diynes showed that the regioselectivity strongly depends on the type of substitution of the alkynyl moieties, giving regioselectivities in the range g:b = 1/0 to g:b = 0/1. This [2+2+2] cycloaddition approach for the synthesis of the g- and b-carboline cores was successfully applied to the first total synthesis of Isoperlolyrine and the total synthesis of Perlolyrine. Extension of this strategy to heterocumulenes as cycloaddition partners allowed the synthesis of a g-carbolinone, a thiopyrano[3,4-b]indol-3-imine and thiopyranothiones.

A Radical Procedure for the Anti-Markovnikov Hydroazidation of Alkenes

A one-pot procedure for the efficient hydroazidation of alkenes involving hydroboration with catecholborane followed by reaction with benzenesulfonyl azide in the presence of a radical initiator is described. The regioselectivity is controlled by the hydroboration step and corresponds in most cases to an anti-Markovnikov regioselectivity. This procedure is applicable to a wide range of alkenes and gives excellent results with 1,2-disubstituted and trisubstituted alkenes.

Regio and diastereoselective multicomponent 1,3-dipolar cycloadditions between prolinate hydrochlorides, aldehydes and dipolarophiles for the direct synthesis of pyrrolizidines

A general synthesis of highly substituted pyrrolizidines can be performed by a multicomponent 1,3-dipolar cycloaddition using proline ester hydrochlorides, aldehydes and dipolarophiles, at room temperature without catalysts or in the presence of AgOAc (5 mol %). In the case of (2S,4R)-4-hydroxyproline derivatives it is possible to obtain enantioenriched pyrrolizidines with high control of the regio- and diastereoselectivity affording the adducts 2,4-trans-2,5-trans according to an endo-approach and a S-dipole geometry of the in situ generated azomethine ylide. For proline esters a similar regioselectivity and endo-diastereoselectivity are observed when the dipole promotes an α-attack. However, when ethyl glyoxylate is used as aldehyde component the γ-attack of the S-ylide takes place preferentially giving rise the opposite regioselectivity for acrylic dipolarophiles, being crucial the role of silver acetate. In this case, the exo-adducts with a 2,3-cis-2,5-trans relative configuration are diastereoselectively obtained. In addition, computational studies have also been carried out to shed light on the origins of the diastereo- and regioselectivity observed for the described 1,3-dipolar cycloadditions.

Syntheses of aza analogs of kainoids

The kainoids are a class of non-proteinogenic pyrrolidine dicarboxylates that exhibit both excitatory and excitotoxic activities. These activities are a result of the ability of the kainoids to act as glutamate receptor agonists by activating ionotropic glutamate receptors. The parent of this group of compounds is α-kainic acid. Kainic acid is isolated from the seaweed Diginea simplex and has been used in Asian countries as a treatment for intestinal worms in children. In addition it is used extensively by neuropharmacologists for the study of glutamate receptors. Several years ago, the world's sole supplier of kainic acid discontinued this product. Since that time, other sources have appeared, however, the price of kainic acid remains significantly higher than it once was. We have thus been working on synthesizing aza analogs of kainoids which would be less costly but potentially potent alternatives to kainic acid via the dipolar cycloadditions of diazoalkanes with trans diethyl glutaconate. These 1, 3-dipolar cycloadditions yielded 2-pyrazolines or pyrazoles. The 2-pyrazolines may be precursors to aza analogs of kainoids. The regioselectivity of these 1, 3-dipolar cycloadditions and isomerization of the 1-pyrazolines to 2-pyrazolines was evaluated. Reductions of the 2-pyrazolines yielded aza analogs of kainoids.^ TMS diazomethane, due to the commercial availability, has been frequently used as a synthetic reagent in 1, 3-dipolar cycloadditions, particularly in the preparation of novel amino acid analogs. A survey of the recent literature indicates that the regioselectivity of the double bond isomerization of TMS substituted 1-pyrazolines is variable and at first glance, unpredictable. In an effort to develop a mechanistic rational for the isomerization which could account for the products obtained, a systematic survey of dipolar cycloadditions between TMS diazomethane and α, β-unsaturated dipolarophiles was undertaken. It was suggested that the steric demand of the dipolarophiles had a profound effect on both the relative stereochemistry of dipolar cycloaddition reactions of TMSCHN2 and the preferred direction of isomerization of the resulting 1-pyrazoline.^

Syntheses of aza analogues of kainic acid

The kainate receptors are one of the three major groups of ionotropic glutamate receptors in the mammalian central nervous system. They are so named after their most potent agonist, kainic acid (KA), a natural product isolated from the seaweed Diginea simplex. This compound shows both neuroexcitatory and excitotoxic activities, and is an important pharmacological tool for neurophysiological studies. We predict that the more synthetically accessible aza analogues of kainic acid, could act as functional mimics of KA. These could be produced by the 1,3-dipolar cycloaddition of diazoalkanes with trans glutaconate esters. ^ 1,3-Dipolar cycloadditions have been shown to produce 1-pyrazolines that isomerize into 2-pyrazolines. The 1- and 2-pyrazolines can be precursors to aza analogs of kainoids. The regioselectivity, relative stereochemistry and isomerization of the 1-pyrazolines into 2-pyrazolines have been evaluated. Reductions of the 1- and 2-pyrazolines produced aza analogs of kainoids. TMS diazomethane was used as the dipole in 1,3-dipolar cycloaddition reactions leading to aza KA analogs via 2-pyrazolines. A systematic study of cycloaddition-isomerization processes involving TMS-diazomethane and various α, β-unsaturated dipolarophiles has been undertaken. 1H-NMR monitoring of the reaction mixture compositions during the cycloaddition reaction revealed evidence of retro-dipolar cycloaddition processes. Faster formation of 4,5- trans-1-pyrazoline at the beginning of the reaction and subsequent isomerization of this product into 4,5-cis-1-pyrazoline via a retro-dipolar cycloaddition has been observed. Increased reaction time and/or reaction temperature preferentially caused the irreversible isomerization of 4,5-cis-1-pyrazoline into 4,5-cis-2-pyrazoline, which led to high yields of 4,5-cis-2-pyrazolines in the overall process. ^ Two syntheses of the 5-unsubstituted aza-kainic acid have been performed; first, via the reduction of the TMS-eliminated 2-pyrazoline from TMS diazomethane; second by the direct reduction of 1-pyrazoline with Hg/Al-amalgam. 5-Phenyl aza-kainic acid has been produced by direct reduction of 1-pyrazoline, obtained in the reaction of phenyldiazomethane and dibenzyl glutaconate, with Hg/Al-amalgam. ^ Current responses to aza kainate analogs in Aplysia whole cell buccal ganglia indicate potent neuroexcitatory activity. The repetitive exposure of neuronal cells to the 5-unsubstituted aza-kainic acid led to non-desensitizing current responses, showing both binding affinity and neuronal ion-channel activation by the synthesized agonist compound. ^