@phdthesis{Kugelmann2011,
  author    = {Kugelmann, Eva},
  title     = {Random Chemistry - Leitstruktursuche mittels Fentons Reagenz},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-55990},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Suche nach neuen Leitstrukturen im Bereich der 4-Chinolone mit dem Verfahren der Random Chemistry. Die zugrunde liegende Idee hinter diesem Verfahren besteht darin, neue, potentiell wirksamere Strukturen durch die zuf{\"a}llige Erzeugung einer Substanzbibliothek zu erhalten. Die Substanzbibliothek entsteht dabei durch die Kombination bzw. Reaktion einer m{\"a}ßig aktiven Ausgangsverbindung mit einem Initiator, der eine Zufallsreaktion in Gang setzt. Vorangegangene Untersuchungen dazu belegten, dass bei der Nutzung von γ-Strahlen als ausl{\"o}sende Spezies vornehmlich durch Radiolyse des L{\"o}sungsmittels erzeugte Radikale f{\"u}r die Bildung neuartiger Substanzen verantwortlich waren. Diese als Initiator dienenden Radikale k{\"o}nnen auch mit herk{\"o}mmlichen Radikalstartern wie dem Fentons Reagenz erzeugt werden. Fentons Reagenz erweist sich dabei als deutlich kosteng{\"u}nstigere und einfacher zu handhabende Alternative, die ohne jeglichen technischen Aufwand genutzt werden kann. Durch die Reaktion von Wasserstoffperoxid und Eisen(II)-Ionen entstehen Hydroxylradikale, die als hochreaktive Spezies durch die Addition an Doppelbindungen oder durch die Abstraktion von Wasserstoffradikalen und die dadurch ausgel{\"o}sten Sekund{\"a}rreaktionen eine Vielzahl neuer Verbindungen erzeugen. Zur Leitstruktursuche wurden als Ausgangssubstanzen zum einen ein Vertreter der 6-Fluor-7-(piperazin-1-yl)-chinolone (1) und zum anderen das 4-Chinolon-Grundger{\"u}st (2) gew{\"a}hlt, um sowohl den Einfluss m{\"o}glicher Strukturvariationen am Chinolongrundk{\"o}rper als auch an m{\"o}glichen Substituenten zu ermitteln. Aus den nach der Umsetzung mit Fentons Reagenz entstandenen Substanzbibliotheken konnten zun{\"a}chst Fraktionen erhalten werden, die bei der Testung gegen Trypanosoma brucei brucei Aktivit{\"a}ten mit geringeren IC50-Werten als die Ausgangschinolone zeigten. Die Strukturen der mittels HPLC isolierten Reinsubstanzen wurden aufgekl{\"a}rt und ihre biologische Wirkung ermittelt. Auf diese Weise konnten ein Chinolonderivat mit N-(2-Aminoethyl)formamid-Rest in Position 7 (Frk1-2c) sowie ein Derivat mit (2-((Methyl-amino)methoxy)ethyl)amino-Rest in Position 7 und einer Hydroxylgruppe in Position 6 (Frk1-1c) identifiziert werden, die eine antitrypanosomale Aktivit{\"a}t mit einem IC50-Wert von 20.69 μM bzw. 17.29 μM aufweisen. Neusynthetisierte Chinolone mit einem amidofunktionalisiertem Piperazinring in Position 7 zeigten eine noch bessere Aktivit{\"a}t gegen Trypanosoma brucei brucei, welche durch Amidierung der Carbons{\"a}ure in 3-Stellung noch weiter gesteigert werden konnte. Die Suche nach neuen Leitstrukturen mit Hilfe von Fentons Reagenz offenbarte, dass ein Großteil der in den Substanzbibliotheken gebildeten neuen Strukturen literaturbekannten Metaboliten der Fluorchinolone {\"a}hnelt. Da ann{\"a}hernd 50\% der m{\"o}glichen Wirkstoffkandidaten an einer zu geringen Bioverf{\"u}gbarkeit oder aufgrund ihrer toxischen Metabolite scheitern, ist es sinnvoll bereits in einem m{\"o}glichst fr{\"u}hen Forschungsstadium auch Parameter wie Resorption, Distribution, Metabolismus, Elimination und Toxikologie (ADMET-Parameter) einer Substanz zu ber{\"u}cksichtigen bzw. zu ermitteln. Deshalb wurde in einem weiteren Teil dieser Arbeit untersucht, ob Fentons Reagenz zur Erzeugung des metabolischen Profils neuer biologisch aktiver Substanzen dienen kann, um damit fr{\"u}hzeitig auch auf m{\"o}gliche Toxizit{\"a}ten der Metabolite einer Substanz schließen zu k{\"o}nnen. Dazu wurden die drei bekannten Antiinfektiva, Cinoxacin, Ciprofloxacin und Linezolid mit Fentons Reagenz umgesetzt und die entstandenen Substanzbibliotheken nach literaturbekannten Metaboliten der jeweiligen Ausgangssubstanz gescreent. Bei einer ausreichenden L{\"o}slichkeit der Ausgangssubstanz konnten so vor allem die Metabolite erzeugt werden, die durch Hydroxylierung, Oxidation oder Hydrolyse auch bei der Verstoffwechslung durch Cytochrom-P450 erhalten werden. Da der Nachweis der Bildung literaturbekannter Metabolite durch Fentons Reagenz gelang, ist es nun m{\"o}glich, einen Teil der potenziellen Metabolite neuer biologisch aktiver Substanzen bereits im Vorfeld, ohne die Nutzung von humanem Lebergewebe zu identifizieren.},
  subject      = {Fentons Reagenz},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Niedermeier2010,
  author    = {Niedermeier, Sabine},
  title     = {4-Chinolone als Ausgangspunkt f{\"u}r antiparasit{\"a}re und antivirale Wirkstoffe},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-51791},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Im Mittelpunkt dieser Arbeit stand die Substanzgruppe der 4-Chinolone, die zum einen {\"u}ber ein intrinsisches antiparasit{\"a}res Potenzial gegen Erreger wie Plasmodien, Trypanosomen oder Mykobakterien verf{\"u}gt und zum anderen {\"u}ber gezielte Substitution auch die M{\"o}glichkeit zu strukturellen Modifikationen bietet. Vorrangiges Ziel dieser Arbeit war der Aufbau einer strukturell m{\"o}glichst diversen Substanzbibliothek und deren sukzessive Testung innerhalb des SFB630. Auf diese Weise sollten neue antiparasit{\"a}re Leitstrukturen als Ausgangspunkt f{\"u}r weitere strukturelle Optimierungen erhalten werden. Der Chinolon-Grundk{\"o}rper sollte hierzu gem{\"a}ß Gould-Jacobs-Reaktion aufgebaut werden. Zur Synthese diverser Amid-Derivate wurden verschiedene Synthese-strategien verfolgt. Alternativ wurden, ebenfalls {\"u}ber eine nukleophile Substitution (Piperidin-Derivat), in 7-Position modifizierte Verbindungen generiert, die unter Verwendung des Kupplungs-reagenzes PyBOB (Benzotriazol-1-yloxytri-pyrrolidinophosphonium Hexafluorphosphat) in die entsprechenden 1-Alkyl-1,4-dihydro-7-piperidinyl-4-oxo-chinolin-3-carboxamide transformiert wurden. Die in dieser Arbeit generierte Substanzbibliothek wurde anschließend innerhalb des SFB630 getestet. Hierbei zeigte sich, dass die Amidierung der 3-Carbons{\"a}urefunktion eine Steigerung der antimikrobiellen Wirkung gegen Trypanosoma brucei mit sich brachte. Es kristallisierten sich aktive Verbindungen heraus, die erstmals eine Aktivit{\"a}t derartiger Derivate gegen Trypanosomen belegen und so zuk{\"u}nftig als Leitstrukturen f{\"u}r weitere strukturelle Modifizierungen herangezogen werden k{\"o}nnen. Mit dem in dieser Arbeit angewandten Random-Chemistry-Verfahren sollte in die Suche nach neuen Leitstrukturen gezielt das Zufallsprinzip integriert werden bzw. es sollten neue aktive Verbindungen generiert werden, die {\"u}ber die klassischen kombinatorischen Syntheseschemata bzw. die g{\"a}ngigen Reaktionsmechanismen nur schwer zug{\"a}nglich sind. Eine Reihe von Fluorchinolon-Derivaten wurden in verschiedenen L{\"o}sungsmitteln, meist DMSO mit Zus{\"a}tzen von Methanol oder Chloroform, gel{\"o}st bzw. suspendiert und anschließend einer ionisierenden γ-Strahlung von 500 kGy ausgesetzt. Die Testung mittels HPLC / FCPC generierter Fraktionen ergab zum Teil h{\"o}here antitrypanosomale Aktivit{\"a}ten als die der korrespondie¬renden Ausgangsverbindungen. Eine Aktivit{\"a}t gegen Makrophagen konnte nicht festgestellt werden. Dar{\"u}ber hinaus wurde im Rahmen dieser Arbeit in Kooperation mit Prof. Schneider-Schaulies an der Identifizierung viraler Fusionsinhibitoren ausgew{\"a}hlter Paramyxoviren (Masern-Virus, Nipah-Virus) gearbeitet. Aus einer {\"A}hnlichkeitssuche, basierend auf dem literaturbekannten Masern-Fusionsinhibitor 2-(4-Chlorphenyl)-N-(2-hydroxy-4-nitrophenyl)acetamid (AM-2), konnte die Struktur eines Chinolinamides identifiziert werden, woraufhin die generierte Substanzbibliothek auf antiviral-aktive Verbindungen gescreent werden sollte. Die Kristallstruktur des Nipah-Virus-Fusionsproteins wurde im Jahre 2006 aufgekl{\"a}rt. Mit diesen Informationen konnte mittels Molecular-Modelling eine Bindetasche innerhalb der HR1-Dom{\"a}ne des F-Proteins identifiziert werden, mit der die erzielten inhibitorischen Aktivit{\"a}ten gut in Einklang gebracht werden konnten. Diese Bindetasche befindet sich in einem Bereich weitreichender Umstrukturierungsvorg{\"a}ngen: Durch die Einlagerung des Liganden 7-(4-Carbamoyl-piperidin-1-yl)-N-(2,4-dichlorbenzyl)-1-cyclopropyl-6-fluor-4-oxo-1,4-dihydro-chinolin-3-carboxamid, in diese hydrophobe Tasche werden Wechselwirkungen mit den korrespondierenden Aminos{\"a}uren in der HR2-Dom{\"a}ne und so auch dessen Anlagerung unterbunden. In 1 μmolarer Konzentration konnte die Fusionsaktivit{\"a}t um 42\% reduziert werden, die verwendeten Referenzsubstanz (OX-1) erzielte in selbiger Konzentration keine Wirkung.},
  subject      = {Chinolinderivate},
  language  = {de}
}