Entwicklung neuer NMR-Kontrastmittel auf der Basis der Hydroxypyridon-Teilstruktur von Pyridoxatin
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Zentrum dieser Arbeit steht die Synthese von Aminosäurebausteinen, welche über ihre Seitenketten Metalle komplexieren können. Diese Aminosäuren sollten für die Festphasenpeptidsynthese in geeigneter geschützter Form vorliegen, um sie in mittelgroße Peptide integrieren zu können. An Stelle der oxidationsempfindlichen Catechol-Einheit des Dihydroxyphenylalanins (DOPA) kam das N-Hydroxypyridon, wie es z.B. aus dem Naturstoff Pyridoxatin bekannt ist, als funktionelle Gruppe zum Einsatz. Dieses besitzt eine zu DOPA isostere vicinale Diol-Einheit, ist jedoch chemisch sehr viel stabiler. Den Schlüsselschritt in der Synthese stellte eine Horner-Wadsworth-Emmons-Reaktion zwischen C-α und C-β dar. Die Racematspaltung gelang durch stereoselektive enzymatische Hydrolyse des Methylesters unter Verwendung der industriell genutzten Proteasemischung "Alcalase". Die Anwendungsbreite und die Reaktionsbedingungen dieser Reaktion wurden intensiv untersucht und es konnte eine bisher nicht beobachtete P2- Selektivität des Enzyms für Cbz-geschützte Dipeptide nachgewiesen werden. Der so erhaltene N-Hydroxypyrdinonylalanin-Aminosäurebaustein (Hop) war nach Optimierung der Reaktionsbedingungen als Fmoc-geschützte freie Säure in Grammengen verfügbar und konnte unter den Standardbedingungen der Festphasenpeptidsynthese gekuppelt werden. Durch Schützung der Seitenkettenfunktionalität als tert.-Butylether war eine problemlose Abspaltung in der finalen Entschützung gewährleistet. Hop wurde erfolgreich in ein peptidisches β-Faltblatt integriert. Obwohl die Seitenkette in der Lage sein sollte, aromatische sowie polare Wechselwirkungen aufzubauen, wurde die β-Faltblattstruktur beim Austausch von Tryptophan (Trp) gegen (Hop) stark destabilisiert. Als weitere Aminosäure wurde Tropolonylalanin (Tra) synthetisiert, welches auch auf seine Metall-bindenden Eigenschaften untersucht werden sollte. Frühere Syntheseprotokolle der als Tyrosinaseinhibitor beschriebenen Aminosäure konnten kein für die Festphasenpeptidsynthese geeignetes orthogonal geschütztes Derivat liefern, weshalb man sich im Rahmen dieses Projekts dieser Herausforderung stellte. Als inhärentes Problem stellte sich dabei die die erhöhte Reaktivität des geschützten 7-gliedrigen Ringes heraus. Dieser scheinbare Widerspruch wird dadurch erklärt, dass als Schutzgruppe für die vinyloge Carbonsäure des Tropolon-Ringes nur ein Ester in Frage kommt, welcher der Seitenkette die Polarität und die Reaktivität während der Festphasensynthese nimmt. Dadurch wird jedoch die Position der Doppelbindungen lokalisiert, was der Seitenkette einen Olefin-artigen Charakter und somit ganz neue Eigenschaften verleiht, welche während der Peptidsynthese zu unerwünschten Nebenreaktionen führen. Dieses Problem konnte nicht abschließend geklärt werden, somit lässt sich Tra auch weiterhin nur sehr limitiert und mit großem Aufwand bei der Abtrennung von Nebenprodukten in Peptidstrukturen integrieren. In der automatisierten Festphasensynthese von Peptiden lässt sich Tra auch weiterhin nicht einsetzen.
