Untersuchungen über die Wirkungen von Cumarin ...

Inaug.-diss. - Hannover, 1913.

唐古特瑞香和大果大戟的化学成分研究

本学位论文由两部分共3章组成。第一部分分别报道2种藏药唐古特瑞香和大果大戟化学成分的研究成果，从2种药用植物共分离鉴定了60个不同的化合物，其中12个为新结构，特别有意义的是发现了2个具有同一新骨架的二萜化合物。第二部分概述了大戟科植物多环二萜的研究进展。 第一部分包括第1和2章。在这2章中分别报道了唐古特瑞香（Daphne tangutica Maxim）和大果大戟（Euphorbia wallichii Hook. f. Fl）化学成分的分离纯化与结构鉴定。实验采用正、反相硅胶柱层析、薄层制备及HPLC等分离方法，从唐古特瑞香的根皮中共分离出32个化合物，通过红外、质谱及核磁共振等波谱方法鉴定了其中的31个，结构类型分别属于瑞香二萜类、木脂素类、香豆素类、苯丙素类及甾体类，其中有三个新的瑞香二萜型化合物，经波谱分析将它们的结构分别鉴定为1,2a-二氢-20-棕榈酰瑞香毒素、1,2a-二氢-5b-羟基-6a,7a-环氧-树脂大戟醇-14-苯甲酸酯及1,2b-二氢-5b-羟基-6a,7a-环氧-树脂大戟醇-14-苯甲酸酯，另外还有13个已知化合物为首次从该植物中分离得到。从大果大戟的根部共分离出33个化合物，鉴定了其中的30个，其主要成分为种类丰富的二萜，包括巨大戟烷型、续随子烷型、对映－阿替生烷型、对映－贝壳杉烷型、对映－松香烷型、ent-trachylobane型、对映－异海松烷型及一新骨架五环二萜ent-wallichane型，另外还有香豆素、甾体、三萜和一些简单的小分子化合物。其中新化合物有9个，经波谱分析将它们的结构分别鉴定为5-O-(2E,4E,6E)-癸三烯酰基-3,20-O-二乙酰基巨大戟醇、5-O-(2E,4Z)-癸二烯酰基-3-O-乙酰基-20-去氧巨大戟醇、3-O-(2E,4Z)-癸二烯酰基-5b,6b-氧-交京大戟醇、7-苯甲酰氧基-3,5,15-三乙酰基-续随子醇、ent-trachylobane-3-one-17-oic-acid、3α-羟基-对映-阿替斯-16-烯-14-酮、3α,6-二羟基-对映-异海松-7-烯-2,15-二酮、wallichanol A 和 wallichanol B，其中，wallichanol A 和 wallichanol B属于一新骨架类型的五环二萜。除此以外，另有13个已知化合物为首次从该植物中分离得到。 第2部分即第3章，首次概述了大戟属植物中多环二萜的化学和药理研究进展。 This dissertation is composed by two parts. The first part reports the phytochemical investigation of two Tibetan medicine plants, Daphne tangutica Maxim and Euphorbia wallichii Hook. f. Fl. Sixty different compounds including ten new compounds and two novel diterpenoids possessing a new carbon skeleton were isolated and identified. The second part is a review about the progress of studies on the polycyclic diterpeniods of the plant family of Euphorbia. The first part consists two chapters, which expatiate on the isolation and identification of chemical constituents from D. tangutica and E. wallichii. Thirty-one compounds were isolated from the root barks of D. tangutica by methods of column chromatography (silica gel, including reversed phase), preparative TLC and HPLC, and their structure were identified as nine daphnane diterpenes, six lignans, nine cumarin derivatives, five phenylpropanoid derivatives, a steroids and a benzoate on the basis of spectroscopic methods including IR, MS and NMR. Among them, three are new diterpenes with skeleton of daphnane and the structure were determined as 1,a-dihydro-20-palimoyl-daphnetoxin, 1,2a-dihydro-5b- hydroxy-6a,7a-epoxy-resiniferonol-14-benzoate and 1,2b-dihydro-5b-hydroxy- 6a,7a-epoxy-resiniferonol-14-benzoate. In addition, thirteen known ones were isolated from this plant for the first time. Isolation of the roots of E. wallichii yielded thirty compounds, twenty-four of them were elucidated as diterpenoids, which belong to different skeleton types of ingenol, lathyrane, ent-atisane, ent-kaurane, ent-abietane, ent-trachylobane, ent-isopimarane and a new pentacyclic skeleton ent-wallichane respectively. The remains including a cumarine, a triterpenoid, a steroid and three compounds with small molecule. Nine new compounds were characterized as 5-O-deca-2E,4E,6E- trienoyl-3,20-O-diacetylingenol, 5-O-deca-2E,4Z-dienoyl-3-O-acetyl-20- deoxyingenol, 3-O-deca-2E,4Z-dienoyl-jolkinol-5b,6b-oxide, 7-benzoyl-3,5,15- triacetyl-7-hydroxylathyrol, ent-trachylobane-3-one-17-oic-acid, 3α-hydroxy-ent- atis-16-en-14-one, 3α,6-dihydroxy-ent-isopimarane-7-en-2,15-dione, wallichanol A and wallichanol B, respectively, by means of comprehensive spectroscopic analysis. Among them, wallichanol A and wallichanol B were two notable novel pentacyclic diterpenoids processing a new rearranged carbon skeleton. And more, thirteen ones were firstly reported from this plant. The third chapter summarizes the research development on chemistry and pharmacology of polycyclic diterpenes from the plant family of Euphorbia for the first time.

中药射干的化学成分研究

本学位论文由4章组成。第一章是论文的主体，报道了中药射干的化学成分研究。第二章是中药射干代用品川射干的化学成分研究，并附带报道了西番莲化学成分的研究结果。第三章是射干、川射干及西番莲提取物化学成分串联质谱分析的报道。第四章为综述，概述了射干及鸢尾属植物的化学成分和药理研究进展。 在第一和二章中分别报道了射干（Belamcanda chinensis (L.) DC.）、川射干 （Iris tectorum Maxim.）及西番莲（Passiflora incarnate L.）化学成分的分离纯化与结构鉴定。采用正、反相硅胶柱层析、凝胶柱层析、薄层制备及HPLC等各种分离方法，从三种药用植物中共分离出68个不同的化合物，其中61个的结构得 得以鉴定，另外4个化合物的结构正在鉴定中，3个由于量少且有点杂质未作进一步的鉴定。 中药射干（Rhizoma Belamcandae）为射干植物的干燥根茎，从中共分离出53个化合物，通过红外、质谱及核磁共振等波谱方法鉴定了包括12个新化合物在内的48个，结构类型分别属于iridal型三萜及其新颖的二聚体、异黄酮、黄酮及黄酮醇、香豆素、甾体、芳香酸和脂肪酸及其甘油酯等。新化合物中有两个异黄酮类化合物，其结构分别鉴定为5,7,8,4′-四羟基-6-甲氧基异黄酮和5,6-二羟基-4′-甲氧基异黄酮-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷；八个新的iridal型三萜化合物分别鉴定为鸢尾烯（L）、16-甲氧基鸢尾烯、16-去羟基鸢尾烯、2-(E)-16-去羟基鸢尾烯、16-去羟基鸢尾烯B、3-乙酰基-16-去羟基鸢尾烯、iristectoroneL和iristectoroneM；两个结构骨架新颖的双三萜，分别命名为射干素A和射干素B，其分离纯化的困难以及结构的新颖和复杂突显出该论文的科学意义。除这些新化合物外，还有9个已知化合物为首次从中药射干中分离得到。此外，从中药射干的代用品川射干中分离得到7个已知化合物，主要是黄酮类成分及iridal型三萜化合物，其中1个三萜化合物为从射干中分离鉴定的新成分。另外还从西番莲中分离出8个化合物，鉴定了其中的6个，主要为黄酮碳苷。 第三章是关于射干、川射干及西番莲提取物化学成分的ESI-MS-MS分析，在初步探讨了从这些植物中分离鉴定出的一些异黄酮及黄酮碳苷的质谱裂解规律基础上，通过质谱和串联质谱分析，定性和半定量地检测了射干和川射干中主要的异黄酮成分以及西番莲中的黄酮碳苷成分，为这些药材品质的快速鉴定提供了一种简便方法。 第四章概述了射干及鸢尾属药用植物的化学和药理研究进展，特别是对其中异黄酮及三萜类成分的研究进展进行了深入系统的综述。 This dissertation is composed by four chapters. The first and second chapter reports the phytochemical investigation of three medicine plants, Belamcanda chinensis (L.)DC., Iris tectorum Maxim. and Passiflora incarnate L. Sixty eight different compounds were isolated and sixty one of them were identified. The third chapter described rapid ESI-MS-MS analysis of B. chinensis, I. tectorum, and P. incarnate. The forth part is a review about the progress of studies on the chemical constituents from Belamcanda chinensis and Iris species. Fifty-three compounds were isolated from Rhizoma Belamcandae, the rhizomes of B. chinensis by the methods of column chromatography (normal and reversed phase silica gel, Sephadex LH-20), preparative TLC and HPLC. On the basis of spectroscopic methods including IR, ESI-MS, 1-D and 2-D NMR, forty eight of them were identified as seventeen flavonoids, seventeen tritepenoids, one cumarin, five steroids and some benzene derivative etc. Among them, the structures of twelve new compounds were elucidated as 6-methoxy-5,7,8,4′-tetrahydryoxyisoflavoe, 4′-methoxy-5,6-dihydroxyisoflavone-7-O-β-D-glucopyranoside, iristectorene L, 16-methoxyisoiridogermanal, 16-dehydroxyisoiridogermanal, 2-(E)-16-dehydroxy isoiridogermanal, 16-dehydroxyiristectorene B, 3-acetyl-16-dehydroxyisoiridoger- manal, iristectorone L, iristectorone M, belamcandene A and belamcandene B. Last two new compounds are dimer of triterpenoids with a novel carbon skeleton. Beside the new compounds, nine known ones were isolated from this plant for the first time. Isolation of I. tectorum yielded seven compounds. On the basis of spectroscopic methods including ESI-MS, NMR and the comparison with authentic samples, three of them were determined as isoflavone, two of them were triterpenoids, and other two were β-sitosterol and apocynin. All of them are known compounds except one of iridal type triterpenoid, 16-dehydroxyiristectorene B, which also obtained from B. chinensis as a new compound. Isolation of P. incarnate yielded eight compounds. Six of them were determined on the basis of spectroscopic methods including ESI-MS, NMR and the comparison with authentic samples. Four of them are flavone-C-gluconside, and two are steroids. The third chapter describes the tandem mass spectrometry (ESI-MS-MS) analysis of the isoflavonoids from B. chinensis and I. tectorum, as well as C-glycosyl-flavonoide from P. incarnate, in order to explore the rapid methodology of validating the quality of the herbs. In addition, the fractionation rules of some iosflavonoids and C-glycosyl-flavonoids were discussed. The fourth chapter summarizes the research development on chemistry and pharmacology of medicine plants of B.chinensis and Iris species.

Rooting of platanus-acerifolia stem cuttings treated with auxins

The objective of the present research was to study the effects of auxins and cumarin, in rooting of stem cuttings of Platanus acerifolia. The application of auxins and cumarin in the base of cuttings' was by means of talc application. The following treatments were applied: T1 (control); T2 (NAA 0,5% in talc); T3 (IBA 0,5% in talc) and T4 (cumarin 0,75% in talc). Three experiments were done with collected branches in different periods with the purpose, of determining the best period to take the cuttings. Sixty days after planting the following observations were made: root cuttings; length of root formation (cm.); total fresh weight (g.); average fresh weight (g.); total dry weight (g.); average dry weight (g.). It was concluded that the best period of taking the branches to make the cuttings was the spring time. It was also observed that the cuttings treated with NAA or IBA in talc enhanced the rooting.

Mechanismen der Aktivierung und Detoxifizierung von Aflatoxin B 1 in verschiedenen Leberzelltypen von Ratten, Mäusen und Waldmurmeltieren

Zusammenfassung: Die Applikation des Mykotoxins Aflatoxin B1 (AFB1) führt in der Ratte zu Lebertumoren hepatozellulären Ursprungs, während bisher keine transformierende Wirkung dieses Mykotoxins auf Kupffer- und Endothelzellen (Nichtparenchymzellen, NPC) nachgewiesen werden konnte. Diese Resistenzmechanismen der NPC gegenüber AFB1 wurden im ersten Teil dieser Arbeit untersucht. AFB1 ist per se inaktiv, wird jedoch durch Verstoffwechselung in den chemisch reaktiven, an DNA bindenden Metaboliten AFB1-8,9-Epoxid überführt. Daneben stellt die enzymatische Hydroxylierung von AFB1 am Kohlenstoff-9a zum Aflatoxin M1 eine Detoxifizierung dar. Durch HPLC-Analyse der AFB1-Metabolite konnte gezeigt werden, daß in Nichtparenchymzellen (NPC) das Verhältnis von 9a-Hydroxylierung zu 8,9-Epoxidierung höher als in Parenchymzellen (PC) ist. Die AFB1-9a-hydroxylase fördert insbesondere in den NPC der Leber die Bildung des weniger gentoxischen Metaboliten AFM1 und konkurriert daher um die Aktivierung von AFB1 zum mutagenen und kanzerogenen 8,9-Epoxid. Dieser metabolische Unterschied scheint also einen Beitrag zur Resistenz der NPC der Leber gegenüber der hepatokanzerogenen Wirkung von AFB1 zu leisten. Da ein Synergismus zwischen der AFB1-Exposition und einer Infektion mit dem Hepatitis B-Virus (HBV) beim Menschen bezüglich des Auftretens von hepatozellulären Karzinomen zu bestehen scheint, wurde im zweiten Teil dieser Arbeit untersucht, ob die metabolische Aktivierung von AFB1 durch eine HBV-Infektion verstärkt wird. In einem Vergleich der Biotransformation von AFB1 mit mikrosomalen Leberfraktionen von transgenen HBV-Mäusen und Kontrollmäusen wurde keine signifikanten Unterschiede festgestellt. Dagegen wurde bei Virus-infizierten Waldmurmeltieren eine deutlich reduzierte Bildung des AFB1-8,9-Epoxids beobachtet. Es konnte z.T. ein Zusammenhang zwischen den verschiedenen Stadien der Leberschädigung und den Metabolismusraten festgestellt werden, wobei die metabolische Aktivierung mit zunehmender Leberschädigung abzunehmen scheint. Auch hinsichtlich der Aktivitäten verschiedener Cytochrom P450 abhängiger Monooxygenasen wurde eine weitgehende Übereinstimmung mit den durch HPLC ermittelten Metabolitenprofilen des AFB1 beobachtet. Diese Studien mit subzellulären Leberfraktion der transgenen HBV-Mäusen und der Waldmurmeltieren zeigen, daß die Interaktion zwischen Hepatitis und AFB1 nicht mit der verstärkten metabolischer Aktivierung von AFB1 zu erklären ist. TGF-ß1, aus der Gruppe der Cytokine, wird als Mediator bei Entzündungsprozessen in der Leber so z.B. im Verlauf einer Virushepatitis freigesetzt. Aufgrund der besonderen Bedeutung des murinen CYP2A5 (ortholog zum humanen CYP2A6) bei der Aktivierung von AFB1 wurde der Einfluß von TGF-ß1 auf CYP2A5 in Primärkulturen von Maushepatozyten untersucht. Durch Messung der Aktivität der Cumarin-7-hydroxylase sowie durch Bestimmung der Proteinmenge von CYP2A5 mittels Western Blotting konnte zunächst die Induzierbarkeit des CYP2A5-Isoenzyms durch Phenobarbital in kultivierten Hepatozyten der Maus gezeigt werden. Nur bei einer niedrigen TGF-ß1-Konzentration wurde eine leicht erhöhte Expression von CYP2A5 festgestellt, ansonsten führte die Behandlung der kultivierten Maushepatozyten mit TGF-ß1 zu einer dosisabhängigen Verminderung der Expression von CYP2A5.

Functionalization and detection of RNA and its modifications

Unterschiedlich substituierte Reagenzien, basierend auf dem Cumarin Körper, wurden untersucht und Struktur-Funktions-Beziehungsstudien zeigten eine Selektivität für ein natürlich vorkommendes, modifiziertes Nukleosid, 4-Thiouridine (s4U). Im Verlauf dieser Experimente, fiel ein multifunktionales Cumarin, namens PBC, aus mehreren Gründen auf. Neben seiner 2000 fachen Selektivität für s4U gegenüber Uridin, besitzt PBC ein zusätzliches terminales Alkin für Konjugationsreaktionen mit Aziden. Es wurde zusätzlich zur Fluoreszenzmarkierung von small interfering RNA benutzt, deren Fluoreszenz in Zellen beobachtet werden konnte. Mit PBC kommt ein neues chemisches Reagenz zur Detektion von modifizierten Nukleosiden zum bereits vorhandenen Repertoire hinzu.rnDiese Arbeit zeigt zusätzlich eine neue Labelingstrategie, basierend auf einem kleinen, multifunktionalen chemischen Reagenz, welches spezifisch mit Uridinen in RNA reagiert. Dieses Cumarin-basierte Reagenz, namens N3BC, hat den Vorteil (I) post-transkriptionell gegenüber allen möglichen RNAs einsetzbar zu sein, (II) Fluoreszenz zu zeigen und (III) eine weitere funktionelle Gruppe zu besitzen, die in Biokonjugationsreaktionen einsetzbar ist. Die letzteren umfassen z.B. die durch UV ausgelösten crosslinking Experimente mit verwandten Proteinen, sowie die bioorthognale CuAAC Reaktion mit fluoreszenten Alkin-Farbstoffen.rnFür verlässliche Detektion wurden mehrere LC-MS/MS Methoden, zur Identifizierung und Quantifizierung von bis zu 21 Ribonukleosiden und 5 Deoxyribonukleosiden in einem Einzellauf, entwickelt. Zusätzlich wurden diese Methoden in mehreren Studien, hauptsächlich von Methyltransferasen, angewandt. rn

Ruthenium-based light harvesting complexes

Polypyridylkomplexe von Ruthenium(II) besitzen eine Vielzahl von Anwendungen, z. B. in Farbstoff-sensibilisierten Solarzellen und als Photokatalysatoren. [Ru(bpy)3]2+ ist einer der prominentesten Ruthenium(II)-Komplexe und besitzt langlebige angeregte 3MLCT-Zustände mit einer Lebensdauer von 1 µs und einer Lumineszenz-Quantenausbeute von 10%. [Ru(bpy)3]2+ ist chiral und kann Stereoisomere bilden, wenn die Liganden unsymmetrisch substituiert sind oder im Falle von oligonuklearen rac/meso-Komplexen. Bis-tridentate Komplexe wie [Ru(tpy)2]2+ sind achiral und umgehen damit unerwünschte Stereoisomere. [Ru(tpy)2]2+ besitzt jedoch enttäuschende photophysikalische Eigenschaften mit einer 3MLCT-Lebensdauer von nur etwa 0.2 ns und einer Quantenausbeute von ≤ 0.0007%. Die Anbringung von Substituenten an [Ru(tpy)2]2+ sowie die Aufweitung der Liganden-Bisswinkel auf 90° bewirken deutlich verbesserte Eigenschaften der emittierenden 3MLCT-Zustände. rnDieser Strategie folgend wurden in der vorliegenden Arbeit neue bis-tridentate Ruthenium(II)-Komplexe entwickelt, synthetisiert und charakterisiert. Durch Anbringen von Ester-Substituenten und Verwenden von Liganden mit erweiterten Bisswinkeln konnten 3MLCT-Lebensdauern von bis zu 841 ns und Quantenausbeuten von bis zu 1.1% erreicht werden. Die neuen bis-tridentaten Komplexe weisen eine deutlich erhöhte Photostabilität im Vergleich zu tris-bidentatem [Ru(bpy)3]2+ auf. rnDie Komplexe wurden als Emitter in Licht-emittierenden elektrochemischen Zellen eingebaut und zeigen Elektrolumineszenz mit einer tiefroten Farbe, die bis ins NIR reicht. Ebenso wurden die Komplexe als Lichtsammler in Farbstoff-sensibilisierten Solarzellen getestet und erreichen Licht-zu-Energie-Effizienzen von bis zu 0.26%. rnDinukleare, stereochemisch einheitliche Ruthenium(II)-Komplexe wurden oxidiert um die Metall-Metall-Wechselwirkung zwischen Ru(II) und Ru(III) in der einfach oxidierten Spezies zu untersuchen. Die unterschiedlichen Redoxeigenschaften der beiden Rutheniumzentren in den verwendeten dinuklearen Verbindungen führt zu einer valenzlokalisierten Situation in der keine Metall-Metall-Wechselwirkung beobachtet wird. Ebenso wurde die Oxidation eines einkernigen Ruthenium(II)-Komplexes sowie dessen spontane Rückreduktion untersucht.rnEnergietransfersysteme wurden mittels Festphasensynthese hergestellt. Dabei ist ein Bis(terpyridin)ruthenium(II)-Komplex als Energie-Akzeptor über eine unterschiedliche Anzahl an Glycineinheiten mit einem Cumarin-Chromophor als Energie-Donor verknüpft. Bei einer kleinen Zahl an Glycineinheiten (0, 1) findet effektiver Energietransfer vom Cumarin- zum Ruthenium-Chromophor statt, wogegen bei zwei Glycineinheiten ein effektiver Energietransfer verhindert ist.rnLicht-induzierte Ladungstrennung wurde erreicht, indem Bis(terpyridin)ruthenium(II)-Komplexe als Chromophore in einem Donor-Chromophor-Akzeptor-Nanokomposit eingesetzt wurden. Dabei wurde ein Triphenylamin-enthaltendes Blockcopolymer als Elektronendonor und ZnO-Nanostäbchen als Elektronenakzeptor verwendet. Bei Bestrahlung des Chromophors werden Elektronen in die ZnO-Nanostäbchen injiziert und die Elektronenlöcher wandern in das Triphenylamin-enthaltende Blockcopolymer. rnrn