Synthese, Identifizierung und biologische Wirkung von polychlorierten Octahydrobenzopyranonen aus Collembolen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Einige Springschwänze (Collembolen), kleine bodenbewohnende Urinsekten, benutzen chemische Verteidigungsstrategien zur Abwehr von Fressfeinden. Aus dem Schneefloh Ceratophysella sigillata konnte eine geringe Menge eines Inhaltsstoffes isoliert und ein Strukturvorschlag erarbeitet werden. Dieses sogenannte Sigillin A (1) besitzt eine sehr ungewöhnliche Struktur: Ein verzweigtes Octahydro-2-benzopyran-1-on- oder Isocoumarin-Grundgerüst, das perchlorierte Trichlormethyl- und Dichlormethylen-Substituenten trägt. Derartige Naturstoffe sind bis heute noch nicht beschrieben worden. In dem Projekt sollten Synthesen zu Sigillin A und Derivaten davon entwickelt werden. Außerdem sollten weitere Inhaltsstoffe charakterisiert werden. Neben Sigillin A konnten 7 weitere Verbindungen identifiziert werden, die in kleineren Mengen ebenfalls in den Collembolen vorkommen. Diese Sigilline B-H besitzen eine unterschiedliche Anzahl von Chloratomen und weisen unterschiedliche Acetylierungsmuster der Hydroxygruppen auf. Das Hauptaugenmerk des Projekts lag auf der Synthese. Während des Projekts wurden unterschiedliche Synthesestrategien zu Sigillin A untersucht. Diese Synthesen wurden durch die vielen Chlorsubstituenten im Molekül erschwert, die bei basischen Reaktionen zu Nebenreaktionen neigten. Verschiedene zunächst erfolgversprechende Reaktionswege wurden daher nicht weiter verfolgt, wie der Ansatz über eine Diels-Alder-Reaktion als Schlüsselreaktion, oder eine Synthesesequenz, die zunächst den östlichen Ring über eine Birch-Reduktion erschließt. Es gelang, verlässliche Synthesewege zu chlorierten Hydroxy- Lactonen und ungesättigten Lactonen zu etablieren. Dazu wurden unter anderem eine Samarium-vermittelte intramolekulare Reformatsky-Reaktion erfolgreich etabliert. Ebenso gelang erstmalig die Verwendung von Ytterbium(II) in einer derartigen Reaktion. Diese Lactone dienen als Ausgangsstoffe für die Synthese des Sigillin A und des Derivats 3, dem zwei Substituenten fehlen. Dieses Derivat wird gegenwärtig als Syntheseziel verfolgt. Bisher gelang die Darstellung des ungesättigten Chlorlactons und deren zweifache Alkenylierung. Durch eine anschließende Ringschlussmetathese wurde der zweite Ring etabliert, dessen Doppelbindung ketohydroxyliert wurde. Für die spätere Synthese enantiomerenreinen Materials wurde auch ein Zugang zu enantiomerenreinen ungesättigten Chlorlactonen entwickelt. Die bisher erfolgreich durchgeführten Synthesen wie Ringschlussmetathese, Vinylierung und Ketohydroxylierung spielen auch bei der anschließend geplanten Synthese von Sigillin A eine entscheidende Rolle.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Synthese von trichlormethylierten δ-Valerolactonen als Vorstufen zur Totalsynthese des Naturstoffs Sigillin und Identifizierung von chlorierten Lactonen aus Collembolen, Dissertation, Braunschweig 2012
T. Schulze
