TY  - THES
A1  - Fröhling, Bettina
T1  - Reaktionen elektrophiler und nucleophiler Schwefeldonoren mit cyclischen Alkenen und Alkinen
T1  - Reactions of electrophilic and nucleophilic sulfur donors with cyclic alkenes and alkynes
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurden die Reaktionen elektrophiler und nucleophiler Schwefeldonoren mit cyclischen Alkenen und Alkinen untersucht, wobei ungewöhnliche und neuartige Schwefelchemie aufgedeckt wurde. Als elektrophile Schwefeldonoren wurden ein Sulten und ein Thiophenendoperoxid eingesetzt. Als Schwefelakzeptoren standen die cyclische Alkene, Enolether und Alkine zur Verfügung. Das Sulten überträgt unter Lewissäure-Katalyse das Schwefelatom auf verschiedene gespannte cyclische Olefine, wobei diastereoselektiv die entsprechenden Episulfide sowie ein Oxetan und/oder ein Aldehyd gebildet werden. Es kamen dabei verschiedene Lewissäuren wie z. B. Metallhalogenide (BF3•Et2O, ZnCl2 und SnCl4), Metallkomplexe [Mn(salen*)PF6] und Porphyrine zum Einsatz. Als beste Lewissäure erweist sich das Zinnporphyrin Sn(tpp)(ClO4)2, mit der die Olefine bei Raumtemperatur in 30 Prozent bis > 95 Prozent Ausbeute episulfidiert werden. Beim Schwefeltransfer vom Sulten auf 1-Methoxycycloocten entsteht das Produkt einer Insertion des Enolethers in die O-S-Bindung des Sultens in 69 Prozent Ausbeute. Wird das Sulten mit Cyclooctin und einem Äquivalent Trifluoressigsäure oder einer anderen starken Säure umgesetzt, wird ein Thiireniumion erhalten, das in stark saurer Lösung bis zu 24 h persistent ist und unter neutralen Bedingungen zu einem Dien umlagert. Die Bildung des Thiireniumions ist unter Einwirkung von Base reversibel. Mit Dithiacyclononin wird ein analoges Thiireniumion postuliert, das jedoch nicht direkt beobachtet werden kann. Persistentes Endprodukt dieser Reaktion ist ein Thioacetal. Das Thiophenendoperoxid wurde durch Tieftemperatur-Photooxygenierung des entsprechenden Thiophens in situ generiert. Bei der Thermolyse in Gegenwart von Cyclooctin bildet sich diastereoselektiv in 70 Prozent Ausbeute ein Episulfid. Bei der Reaktion des nucleophilen Schwefeldonors Thiotosylat mit Ninhydrin oder Indantrion in Gegenwart von trans-Cycloocten entsteht ein Cycloaddukt in bis zu 63 Prozent Ausbeute, während das Episulfid des trans-Cyclooctens nur in maximal 18 Prozent Ausbeute erhalten wird. Mit dem Schwefelnucleophil Diethylphosphorothioat und Indantrion wird neben dem Cycloaddukt das Diethylphosphat generiert. Wird Alloxanhydrat als Substrat verwendet, entsteht ein analoges Cycloaddukt in 33 Prozent Ausbeute. Indantrion geht mit 1 Methoxycycloocten eine Carbonyl-En-Reaktion ein, bei der ausschließlich ein Regioisomer in 51 Prozent Ausbeute entsteht.
N2  - In this dissertation, the reactions of electrophilic and nucleophilic sulfur donors with cyclic alkenes and alkynes were investigated, whereby unusual and novel sulfur chemistry was revealed. A sultene and a thiophene endoperoxide have been employed as electrophilic sulfur donors. Cyclic alkenes, enol ethers and alkynes have been made available through standard synthesis procedures. The sultene transfers its sulfur atom to various strained cyclic alkenes with Lewis-acid catalysis, through which the corresponding episulfides are formed diastereoselectively. An oxetane and/or an aldehyde are the desulfurized products. Various Lewis acids, e.g. metal halogenides (BF3•Et2O, ZnCl2 und SnCl4), metal complexes [Mn(salen*)PF6] and porphyrins, have been employed. The tin porphyrin Sn(tpp)(ClO4)2 proves to be the best Lewis acid, with which the olefins are episulfurized at room temperature (ca. 20 °C) in 30 per cent to > 95 per cent yields. The sulfur transfer from the sultene to 1-methoxycyclooctene gives an insertion product of the enol ether into the S-O-bond of the sultene in 69 per cent yield. When a mixture of the sultene and cyclooctyne is treated with one equivalent of trifluoroacetic acid or other strong acids, a thiirenium ion is generated. In strongly acidic medium, it persists for up to 24 h, whereas under neutral conditions it rearranges to a diene. The formation of the thiirenium ion is reversible under the action of a base (K2CO3). With dithiacyclononyne, an analogous thiirenium ion is postulated, but which cannot be observed directly. A spirocyclic compound is the final end product of this reaction sequence. The thiophene endoperoxide was generated in situ by low-temperature photooxygenation of the corresponding thiophene. On thermolysis in the presence of cyclooctyne, an episulfide is formed in 70 per cent yield. In the reaction of the nucleophilic sulfur donor thiotosylate with ninhydrin or indantrione in the presence of trans-cyclooctene, a cycloadduct is formed in up to 63 per cent yield, whereas the episulfide of trans-cyclooctene is formed maximally in only 18 per cent yield. With the sulfur nucleophile diethyl phosphorothioate and indantrione, cycloadduct and diethyl phosphate are generated. When alloxane hydrate is employed as substrate, the analogous cycloadduct is formed in 33 per cent yield. Indantrione undergoes a carbonyl ene reaction with 1-methoxycyclooctene, which produces exclusively one regioisomer in 51 per cent yield.
KW  - Schwefelorganische Verbindungen
KW  - Schwefelatom
KW  - Donator <Chemie>
KW  - Chemische Reaktion
KW  - Alkene
KW  - Alkine
KW  - Cyclische Verbindungen
KW  - Cycloalkene
KW  - Sulfurierung
KW  - Schwefeltransfer
KW  - Schwefeldonor
KW  - Thiiran
KW  - Episulfid
KW  - Thiireniumion
KW  - Alkene
KW  - Alkine
KW  - Enolether
KW  - Sulfur transfer
KW  - sulfur donor
KW  - thiirane
KW  - episulfide
KW  - thiirenium ion
KW  - alkene
KW  - alkyne
KW  - enol ether
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-1182609
ER  - 
TY  - THES
A1  - Arnold, Markus A.
T1  - Oxidative DNA-Schädigung durch elektronisch angeregte Carbonylverbindungen und daraus gebildete Radikalspezies
T1  - Oxidative DNA damage induced by electronically excited carbony compounds and radical species derived thereof
N2  - Mittels Laserblitz-Photolyse wurden die Triplettlebenszeiten sowie die Löschraten der Triplettzustände verschiedener Acetophenonderivate durch dG, 8-oxodG, DNA, molekularen Sauerstoff und die Ketone selbst bestimmt. Für AP-OAc, AP und BP wurden Triplettlebensdauern von 7-9 µs gemessen, während die Triplettzustände von AP-OH und AP-OtBu aufgrund alpha Spaltung deutlich kurzlebiger waren (ca. 1 µs); die alpha Spaltung konnte EPR-spektroskopisch durch Spinabfangexperimente mit DMPO und TEMPO belegt werden. Im Fall von AP-OMe wurde weder dessen Triplettzustand noch die Bildung von Radikalen detektiert, was auf einer schnell ablaufenden Norrish-Typ-II-Spaltung beruht. Aufgrund dieses photochemischen Verhaltens wurden die Ketone (mit Ausnahme von AP-OMe) in zwei Gruppen klassifiziert, nämlich die „Gruppe A“-Ketone (keine Radikalbildung) und die „Gruppe B“-Ketone (Radikalbildner). Während die „Gruppe A“-Ketone gegenüber niedrigen Konzentrationen von DNA (62.5 µM) inaktiv waren, verursachten die bei der Bestrahlung der „Gruppe B“-Ketone generierten Peroxylradikale, neben wenigen direkt induzierten Strangbrüchen, hauptsächlich die Guaninoxidationsprodukte 8-oxoGua und guanidinfreisetzende Produkte (GRP). Erst wenn die DNA-Konzentration zehnfach erhöht wird (625 µM), tritt bei der Photolyse der „Gruppe A“-Ketone auch DNA-Oxidation durch einen Elektronentransfer von der Guaninbase auf das angeregte Keton ein. Ein analoger Konzentrationseffekt wurde auch in der dG-Oxidation beobachtet, bei niedrigen Substratkonzentrationen sind nur die radikalbildenden „Gruppe B“-Ketone aktiv. Die Tatsache, dass in der dG-Oxidation durch die „Gruppe A“-Ketone kein 8-oxodG detektiert wurde, wurde auf dessen effiziente Oxidation durch dG•+-Radikalkationen zurückgeführt. Die „Gruppe B“-Ketone sind in Abwesenheit von O2 gegenüber dG und DNA oxidativ inaktiv, da die in der alpha Spaltung generierten kohlenstoffzentrierten Radikale keine Peroxylradikale bilden können. Die „Gruppe A“-Ketone sind gegenüber DNA in Abwesenheit wie auch in Anwesenheit von Sauerstoff genauso reaktiv, da der Elektronentransfer von DNA zum Keton unabhängig von Sauerstoff ist. Um mechanistische Einblicke in die oxidative DNA-Schädigung zu erlangen, wurden photochemische Modellstudien mit dem Nukleosid dG sowie 8-oxodG durchgeführt, wobei zusätzlich Spiroiminodihydantoin gebildet wird. Bis vor kurzem wurde die Struktur dieses Oxidationsproduktes als 4-HO-8-oxodG angenommen, dass zuerst in der dG Oxidation mit Singulettsauerstoff (1O2) beobachtet wurde. Weder Spiroiminodihydantoin noch 4 HO-8-oxodG sind als authentische Verbindungen bekannt, so dass eine zweifelsfreie Strukturaufklärung die Bestimmung der Konnektivität der markierten Positionen erforderte. Diese Zuordnung erfolgte mittels eines SELINQUATE-NMR Spektrums, mit dem schlüssig die 4 HO-8-oxodG-Struktur ausgeschlossen wurde. Wie alle „Gruppe B“-Ketone sind auch alle „Gruppe A“-Ketone in Abwesenheit von O2 mit Ausnahme von AP-OAc gegenüber dG inert. Dies ist ein Beleg dafür, dass der Elektronentransferschritt von dG zum Keton in Abwesenheit von Sauerstoff (im Gegensatz zur DNA-Oxidation) reversibel ist und daher keine Oxidation möglich ist, wenn die Ketylradikale nicht durch O2 abgefangen werden. Das aus AP-OAc gebildete Ketylradikal besitzt als einziges einen effektiven unimolekularen Deaktivierungsweg, nämlich die Acetation-abspaltung, so dass die Reversibilität nicht mehr möglich ist.
N2  - By using the laser-flash-photolysis technique, the triplet lifetimes of several acetophenone derivatives and their quenching rates by dG, 8-oxodG, DNA and molecular oxygen were determined. For AP-OAc, AP and BP, triplet lifetimes of 7-9 µs were obtained, while for AP OH and AP OtBu the lifetimes were significantly shorter (ca. 1 µs) due to alpha cleavage. The alpha cleavage was verified by spin-trapping experiments with TEMPO and DMPO by EPR-spectral detection. For AP-OMe, neither its triplet state nor radical formation was observed due to rapid Norrish-Type-II cleavage. On the basis of this photochemical behavior, the ketones (with the exception of AP-OMe) were divided into two groups, namely the “group A” ketones (no radical release) and the “group B” ketones (radical release). While the “group A” ketones were inactive at low (62.5 µM) DNA concentrations, the peroxyl radicals generated on irradiation of the “group B” ketones led to few directly induced strandbreaks; mainly the guanine oxidation product 8-oxoGua and guanidine-releasing products (GRP) were observed. Only when the DNA concentration was increased tenfold (625 µM), did the excited ketones oxidize DNA through electron transfer. An analogous concentration effect was observed with dG, since at low substrate concentrations only the radical-releasing “group B” ketones were oxidatively active. The fact that in the dG oxidation by the “group A” ketones no 8-oxodG was detected is attributed to the efficient oxidation of 8-oxodG by the dG•+ radical cation. In the absence of O2, the „group B“ ketones do not oxidize dG and DNA, because peroxyl radicals are not formed by trapping of the carbon-centered radicals produced upon alpha cleavage. Since electron transfer is independent of oxygen, the “group A” ketones display the same reactivity towards DNA, whether oxygen is present or not. To gain insight into the mechanism of the oxidative DNA damage, photochemical model studies with the nucleosides dG and 8-oxodG were performed, in which spiroiminodihydantoin was obtained as an additional oxidation product. Until recently, the supposed structure of this oxidation product was 4-HO-8-oxodG, which was first observed in the dG oxidation by singlet oxygen. Since neither spiroiminodihydantoin nor 4-HO-8-oxodG are available as authentic compounds, an unequivocal structural elucidation required to assess the connectivity of the marked atoms. This assignment was achieved by means of the SELINQUATE-NMR technique, which definetively allowed to exclude the 4-HO-8-oxodG structure. Analogous to the “group B“ ketones, in the absence of molecular oxygen also “group A“ ketones (except AP-OAc) are unreactive towards dG. Evidently, the electron-transfer step from dG to the triplet-excited ketone is reversible in the absence of oxygen, since no dG oxidation occurs when the ketyl radicals are not trapped by molecular oxygen. The ketyl radical derived from AP-OAc is unique in that it possesses a unimolecular deactivation pathway, namely the cleavage into an acetoxy ion and a benzoylmethyl radical, which provides irreversible electron transfer between triplet-excited AP-OAc and dG even in the absence of molecular oxygen.
KW  - DNS-Schädigung
KW  - Oxidation
KW  - Carbonylverbindungen
KW  - Acetophenon
KW  - DNA
KW  - Oxidation
KW  - Schädigung
KW  - Carbonylverbindung
KW  - Acetophenon
KW  - Dioxetan
KW  - Peroxyl
KW  - Radikal
KW  - Guanin
KW  - dG
KW  - DNA
KW  - oxidation
KW  - damage
KW  - carbonyl
KW  - acetophenone
KW  - dioxetane
KW  - peroxyl
KW  - radical
KW  - guanine
KW  - dG
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-1182038
ER  - 
TY  - THES
A1  - Degen, Hans-Georg
T1  - Asymmetrische Weitz-Scheffer-Epoxidierung mit optisch aktiven Hydroperoxiden oder Phasentransferkatalysatoren
T1  - Asymmetric Weitz-Scheffer Epoxidation with Optically Active Hydroperoxides or Phase-Transfer Catalysts
N2  - In der vorliegenden Dissertation werden optisch aktive Hydroperoxide I als enantioselektive Oxidationsmittel in der Weitz-Scheffer-Epoxidierung von Enonen II eingesetzt. Dabei sollten zunächst die besten Reaktionsbedingungen für eine effektive asymmetrische Induktion gefunden werden, um anhand dieser den Mechanismus des enantioselektiven Sauerstofftransfers aufzuklären. In einer weiteren Studie werden Chinconin- und Chinconidin-abgeleitete optisch aktive Phasentransferkatalysatoren (PTK) IV zur asymmetrischen Epoxidierung von Enonen II mit racemischen Hydroperoxiden I genutzt, wobei vordergründig die kinetische Racematspaltung der verwendeten Hydroperoxide I untersucht werden sollte. Darauf aufbauend wurde eine höchst effektive Methode zur enantioselektiven Epoxidierung von Isoflavonen V mit kommerziell erhältlichen, achiralen Hydroperoxiden entwickelt. 1. Die Optimierung der Reaktionsbedingungen an Chalkon IIa zeigt, dass die höchste Enantioseitendifferenzierung mit (S)-(-)-1-Phenylethylhydroperoxid (Ia) und KOH in Schema A: Asymmetrische Weitz-Scheffer-Epoxidierung mit optisch aktiven Hydroperoxiden I und den Basen KOH oder DBU als Katalysatoren Acetonitril bei –40 °C möglich ist. Dabei bildet sich das (alphaS,betaR)-Epoxid IIIa in 51 Prozent ee. Im Gegensatz dazu wird in Toluol bei 20 °C mit der Base DBU das entgegengesetzt konfigurierte (alphaR,betaS)-Epoxid IIIa in einem Enantiomerenüberschuss von 40 Prozent gebildet. Die Art der Base beeinflusst demnach grundlegend den stereochemischen Verlauf der Reaktion. Um diesen Effekt mechanistisch zu ergründen wird der elektronische Charakter der Arylreste im Enon II systematisch variiert, was allerdings nur zu einer geringen Veränderung der Enantioselektivität führt. Einen größeren Einfluss auf das Ausmaß der Enantioseitendifferenzierung in dieser asymmetrischen Weitz-Scheffer-Epoxidierung hat, sowohl bei der Reaktionsführung mit DBU in Toluol als auch mit KOH in CH3CN, der sterische Anspruch des beta-Substituenten im Enon II. Aufgrund der maßgeblichen Signifikanz der Größe des beta-Substituenten wird eine Templatstruktur T+ (Abbildung A) vorgeschlagen, in der eine sterische Wechselwirkung zwischen dem beta-Substituenten des Enons II und dem Hydroperoxyanion I- den Abbildung A: Bevorzugte Anordnungen in der Templatstruktur für die KON-vermittelte und die DBU-vermittelte Epoxidierung stereochemischen Verlauf der Epoxidierung bestimmt. Das Aggregat aus Substrat, Hydroperoxid und Gegenion wird in Form eines Templats T+ durch das K+-Ion oder das protonierte Amin DBU-H+ zusammengehalten. Dadurch wird den entgegengesetzten Enantioselektivitäten Rechnung getragen, die für diese beiden Basen beobachtet werden. Aus Abbildung A wird ersichtlich, dass die unterschiedliche Größe der K+- oder DBU-H+-Kationen und des beta-Substituenten im Templat wichtig für eine effektive Diskriminierung der beiden möglichen Angriffe T+-(Si) und T+-(Re) ist. Für das relativ kleine Kaliumion dominiert die Wechselwirkung zwischen dem beta-Substituenten und dem Hydroperoxid I. Diese wird im T+-(Si)-Angriff minimiert, indem das Wasserstoffatom am stereogenen Zentrum des Hydroperoxids I auf der Seite des Enons II steht. In der Epoxidierung mit der sterisch anspruchsvolleren Base DBU tritt die Wechselwirkung zwischen DBU-H+ und dem Hydroperoxid im Templat in den Vordergrund, was den Angriff auf der Re-Seite bedingt. Demnach werden mit KOH die besten Enantioselektivitäten für große beta-Substituenten beobachtet, wohingegen für die Amin-vermittelte Epoxidierung eine große Base, wie DBU, vorteilhaft ist. Sowohl für KOH als auch für DBU als Basenkatalysatoren wird die Validität der Templatstruktur durch weitere Variation der Reaktionsbedingungen geprüft. Wenn K+ durch den Kronenether 18-Krone-6 komplexiert wird oder anstelle von DBU-H+ eine nicht-koordinierende Schwesinger Base verwendet wird, das Templat also nicht durch Koordination gebildet werden kann, werden deutlich niedrigere Enantioselektivitäten in der Epoxidierung beobachtet. Die Notwendigkeit der S-cis-Konformation des Enons II für die Bildung des Templats, wird durch Untersuchungen mit konformationell fixierten Enonen untermauert. So wird die Enantioselektivität bei der Epoxidierung eines S-cis-fixierten Enons (IIb) auf bis zu 90 Prozent ee erhöht, während sie bei einer S-trans-Fixierung des Enons deutlich auf < 5 Prozent ee abfiel. Fazit: Mit den optisch aktiven Hydroperoxiden I wird in der Weitz-Scheffer-Epoxidierung durch die Wahl geeigneter Basen, KOH oder DBU, sowohl das (alphaS,betaR)-Epoxid III (bis zu 90 Prozent ee) als auch das (alphaR,betaS)-Epoxid (bis zu 72 Prozent ee) erhalten. Welches Enantiomer überwiegt kann dabei allein durch die Wahl der Base gesteuert werden. Die Enantioseitendifferenzierung wird durch sterische Wechselwirkungen in einem Templat aus Enon II, Hydroperoxid I und den Kationen K+ oder DBU-H+ bestimmt. Die kinetische Racematspaltung chiraler Hydroperoxide I durch Weitz-Scheffer-Epoxidierung mit optisch aktiven Chinconin-basierten Phasentransferkatalysatoren (PTK) IV wird untersucht, bei der als willkommenes „Nebenprodukt" optisch aktive Isoflavonepoxide VI (Schema B) mit bis zu 92 Prozent ee entstehen. Die Racematspaltung ist Schema B: Kinetische Racematspaltung des chiralen Hydroperoxids Ia mittels Weitz-Scheffer-Epoxidierung und dem optisch aktiven PTK IV jedoch nicht effektiv, es werden ee-Werte von maximal 33 Prozent erzielt. Auf dieser Basis wird eine Methode zur asymmetrischen Epoxidierung der Isoflavonen (V) (Schema C) mit dem Schema C: Enantioselektivitäten für die Epoxidierung der Enone IIb,c und des Isoflavons Vb in Anwesenheit des PTK IV kommerziell verfügbaren Cumylhydroperoxid entwickelt, die für das Isoflavon Vb bis zu 98 Prozent ee zu Gunsten des (1aR,7aS)-Epoxids ergibt. Die hohe Enantioselektivität wird mit dem Templat A (Schema D) erklärt, in dem eine H-Brücke von der Hydroxy-Funktion des PTK IV Schema D: Wasserstoffbrückengebundene Templatstrukturen A und B zum endocyclischen Ethersauerstoffatom des Isoflavons V ausgeht. Die Relevanz einer solchen H-Brücke ist durch Methylierung der Hydroxy-Funktion des PTK IV demonstriert. Zudem ist die Wichtigkeit dieses Ethersauerstoffatoms durch die Tatsache untermauert, dass das konformationell ähnliche Enon IIc (Schema C) nahezu unselektiv epoxidiert wird (18 Prozent ee). Eine analoge H-Brücke nunmehr zum Carbonylsauerstoffatom des S-cis-fixierten Enons IIb wird als Erklärung für dessen hoch enantioselektive Epoxidierung (95 Prozent ee) postuliert (Templat B, Schema D). Fazit: Die asymmetrische Weitz-Scheffer-Epoxidierung mit dem optisch aktiven Phasentransferkatalysator IV wird zur Herstellung fast enantiomerenreiner Epoxide (bis zu 98 Prozent ee) genutzt. Für die Enantioseitendifferenzierung zeigt sich die Ausbildung einer H-Brücke zwischen PTK IV und Substrat II oder V als essentiell. In der kinetischen Racematspaltung chiraler Hydroperoxide I ist diese Epoxidierung nicht effektiv.
N2  - In the present dissertation, optically active hydroperoxides I are employed as enantioselective oxidants in the asymmetric Weitz-Scheffer epoxidation of enones II. On the basis of the reaction conditions, optimized for high enantioselectivities, the mechanistic details of this asymmetric oxygen transfer are presented. In the second part of the study, chinconine-derived phase-transfer catalysts (PTC) IV are used for the asymmetric epoxidation of enones II with racemic hydroperoxides I. The primary objective of this part is the kinetic resolution of the racemic hydroperoxides. Based on the results, a highly effective method for the enantioselective epoxidation of isoflavones V with commercially available, achiral hydroperoxides is described. 1. The optimization of the reaction conditions shows that the highest enantioselectivities may be obtained with (S)-(-)-1-phenylethyl hydroperoxide Ia and KOH in acetonitrile at –40 °C, namely 51 per cent ee of the (alphaS,betaR)-epoxide IIIa (Scheme A). On the contrary, with DBU as base Schema A: Asymmetric Weitz-Scheffer Epoxidation with the Optically Active Hydroperoxide I and KOH or DBU as Base Catalysts in toluene at 20 °C, the opposite (alphaR,betaS)-epoxide IIIa enantiomer is obtained in 40 per cent ee. Thus, the nature of the base plays a decisive role in the stereochemical course of the reaction. To assess the mechanistic details of this base effect, the substituents in the enone II are varied systematically. Whereas the electronic character of the aryl substituents is found to play a minor role, the steric demand of the beta substituent significantly influences the extent of the enantiofacial differentiation, both in the KOH- and the DBU-mediated epoxidations. The important role of the steric demand, exercised by the beta substituent of the enone II in the stereochemical course of this epoxidation, is rationalized in terms of the template structure T+ (Figure A). This template structure is made up of the enone II and the hydroperoxide anion I-, held together by the templating agent K+ or DBU-H+, which allows to account for both the opposite enantioselectivities observed with the different types of bases, KOH or DBU, and the role of the beta substituent in the enone substrate II, through its steric interaction with the hydroperoxide anion I-. Moreover, it is illustrated that the size of both the templating Figure A: Preferred Arrangement in the Template Structure for the KOH- and DBU-Mediated Epoxidations agent, K+ or DBU-H+, and the beta substituent play a significant role in the discrimination between the T+-(Si) und T+-(Re) attacks. For the relatively small K+ ion, the steric interaction between the beta substituent and the hydroperoxide I dominate. Consequently, the T+-(Si) attack is preferred, in which the hydrogen atom on the stereogenic center of the hydroperoxide is oriented towards the enone II. However, in the case of the DBU base, the more severe steric interaction occurs between the DBU-H+ and the hydroperoxide anion, which leads to the observed (Re)-face attack through the T+-(Re) structure. Thus, the best enantioselectivities are observed for sterically demanding beta substituents in the KOH-catalyzed case, while a large organic base like DBU is advantageous in the amine-mediated epoxidation. The validity of the proposed template structure is tested by further variation of the reaction conditions, both for the KOH- and the DBU-mediated asymmetric epoxidations. If the template cannot be formed through coordination, i.e., the K+ ion is sequestered by the 18-crown-6 ether, or a non-coordinating Schwesinger base is used instead of DBU, substantially lower enatioselectivities result. Furthermore, the fact that the S-cis conformation of the enone functionality is essential for the effective enantiofacial discrimination in the DBU- and the KOH-mediated reactions is indicative for the template structures in Figure A. Thus, the S-cis-fixed enone IIb gives rise to a higher enantioselectivity (up to 90 per cent ee) than the corresponding acyclic substrate, whereas the S-trans-fixed substrate IIc is poorly and unselectively (<5 per cent ee) converted. Conclusion: The asymmetric Weitz-Scheffer epoxidation of the enones II with the optically active hydroperoxides I, catalyzed by KOH or DBU, affords either the (alphaS,betaR)-epoxide III (up to 90 per cent ee) or the (alphaR,betaS)-epoxide (up to 72 per cent ee). As rationale for the fact that the desired enantiomer may be expressed merely by the choice of the base, a template is proposed, composed of the enone II, the hydroperoxide I, and the cation K+ or DBUH+. 2. The Weitz-Scheffer epoxidation with the optically active chinconine-derived phase-transfer catalyst (PTC) IV is explored as a means for the kinetic resolution of chiral hydroperoxides I. Although the kinetic resolution is ineffective and yields the optically active (S)-hydroperoxide Ia (Scheme B) in ee values of only up to 33 per cent, the isoflavone Scheme B: Kinetic Resolution of the Chiral Hydroperoxide I by Means of the Weitz-Scheffer Epoxidation with the Optically Active PTK IV epoxides VI are obtained as valuable “side products” in up to 92 per cent ee. On this basis, a method for the asymmetric epoxidation of the isoflavones V (Scheme C) has been developed in which Schema C: Enantioselectivities for the Epoxidation of the Enones IIb,c and the Isoflavone Vb in the Presence of the PTC IV the commercially available cumyl hydroperoxide has been utilized. The isoflavone Vb is converted to the (1aR,7aS)-epoxide VIb in 98 per cent ee. The high enantioselectivities are rationalized in terms of the template A (Scheme D), in which a hydrogen bond is postulated Schema D: Hydrogen-Bonded Template Structures A and B for the coordination the hydroxy functionality in the PTC IV to the endocyclic ether oxygen atom in the isoflavone V. The necessity of such a hydrogen bond is demonstrated by methylation of the hydroxy functionality in the PTC IV, which diminishes the enantioselectivity dramatically. Moreover, the significance of the ether oxygen atom in the isoflavone IV is substantiated by the scant enantioselectivity (18 per cent ee) observed in the epoxidation of the conformationally similar enone IIc. For the highly enantioselective epoxidation (95 per cent ee) of the S-cis-fixed enone IIb, an analogous hydrogen bond is proposed, to extend from the hydroxy group of the PTC IV to the carbonyl functionality of the enone (template B, Scheme D). Conclusion: In the asymmetric Weitz-Scheffer epoxidation, the optically active phase-transfer catalyst IV derived from cinchonine alkaloid has been employed to prepare essentially enantiomerically pure epoxides (up to 98 per cent). A hydrogen bond between the PTC IV and the substrate I or V is found to be essential for effective enantiofacial differentiation. The Weitz-Scheffer epoxidation proves to be ineffective for kinetic resolution of the racemic hydroperoxides I;
KW  - Epoxidation
KW  - Asymmetrische Synthese
KW  - Katalyse
KW  - Ketone
KW  - Weitz-Scheffer Reaktion
KW  - Epoxidierung
KW  - optisch aktive Phasentransferkatalysatoren
KW  - optisch aktive Hydroperoxide
KW  - Übergangszustand
KW  - Weitz-Scheffer reaction
KW  - epoxidation
KW  - optically active phase-transfer catalysts
KW  - optically active hydroperoxides
KW  - transition state
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-567
ER  - 
TY  - THES
A1  - Münchbach, Miriam Birgit
T1  - Untersuchungen zur endogenen Bildung, Cytotoxizität und DNA-schädigenden Wirkung des dopaminergen Neurotoxins TaClo
T1  - Studies on the endogenous formation, cytotoxicity, and DNA-damaging effects of the dopaminergic neurotoxin TaClo
N2  - Die kausalen Ursachen, die zur Auslösung der neurodegenerativen Erkrankung Morbus Parkinson führen, sind noch immer unklar. Man nimmt heute an, daß das Absterben dopaminerger Neurone im Mittelhirn von Parkinsonpatienten multifaktoriell ausgelöst wird. Genetische Prädisposition sowie endogene und exogene Umweltgifte wie etwa Substanzen, die strukturelle Ähnlichkeit mit dem bekanntesten dopaminergen Neurotoxin MPTP (1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,5-tetrahydropyridin) besitzen, werden als Hauptursachen für die Entstehung des Parkinsonsyndroms diskutiert. Diese Arbeit beschäftigt sich mit einer neuen Klasse von neurotoxisch wirksamen Tetrahydro-b-carbolinen, die sich von Trichloracetaldehyd (Chloral) ableiten. Die wohl prominenteste Verbindung in dieser Reihe ist TaClo (1-Trichlormethyl-1,2,3,4-tetrahydro-b-carbolin), das im menschlichen Körper nach Aufnahme des Schlafmittels Chloralhydrat durch Pictet-Spengler-Kondensation mit dem endogen vorhandenen Tryptamin gebildet wird. Zusätzlich scheint die Bildung von TaClo aus dem Industrielösungsmittel TRI (Trichlorethylen), das im Organismus zu Chloral metabolisiert wird, möglich. Die über Chloral eingeführte große CCl3-Gruppe erhöht die Lipophilie von TaClo, die Passage der Blut-Hirn-Schranke ist erleichtert. In der Tat haben zahlreiche Untersuchungen in vitro und in vivo gezeigt, daß TaClo toxische Prozesse in dopaminergen und serotonergen Systemen zu induzieren vermag. Ein wesentliches Ziel dieser Arbeit bestand darin, die in-vivo-Entstehung und Metabolisierung von TaClo im Menschen sowie den Einfluß dieses Neurotoxins auf die DNA herauszuarbeiten und näher zu untersuchen. Im einzelnen wurden folgende Ergebnisse erzielt: TaClo schädigt die DNA, wie Versuche an zellfreier DNA und in-vitro-Experimente an PC12-Zellen belegen. Die endogene Bildung von TaClo in Chloralhydrat-behandelten Patienten und die in-vitro-Entstehung von TaClo aus Trichlorethylen wurde mittels HPLC-ESI-MS-MS-Analytik eindeutig bewiesen. Außerdem wurden erste Hinweise auf eine Anreicherung des Neurotoxins im menschlichen Körper erhalten. Stereostrukturelle Aspekte der Bildung und Verstoffwechslung von TaClo wurden aufgeklärt und TaClo-Metabolite in in-vitro- und in-vivo-Proben identifiziert. Das Tetrahydro-b-carbolin entsteht in racemischer Form, wird also nicht enzymatisch sondern spontan durch Pictet-Spengler-Reaktion gebildet. Zusätzlich wurden Hinweise auf eine enzymatische Metabolisierung von TaClo gefunden. Außerdem gelang es, eine etablierte Methode des oxidativen Abbaus zur Aufklärung der absoluten Konfiguration von Tetrahydropyridin-Heterocyclen [z.B. Eleagnin] auf Substanzen mit benzylischer Hydroxy- oder Metylether-Gruppe zu erweitern. Geringe Mengen (1-2 mg) an Substanzen, die in benzylischer Position eine chirale Sauerstoffunktion besitzen, wurden durch Ruthenium-katalysierte Oxidation zu GC-gängigen Säuren abgebaut, deren absolute Konfiguration nach Trennung an chiraler Phase durch Vergleich mit enantiomerenreinem Referenzmaterial bestimmt wurde. Diese Zuordnung erlaubte den Rückschluß auf die absolute Konfiguration einer Reihe Ausgangsverbindungen.
N2  - Causative factors responsible for nerve cell death in neurodegenerative diseases like Parkinson’s disease (PD) still remain unknown. The hypothesis that PD is the result of the interaction of multiple factors causing an age-related selective loss of dopaminergic neurons in the midbrain of patients suffering from PD has recently been challenged: genetic predisposition, endogenously formed compounds or environmental toxins structurally related to the well-known dopaminergic neurotoxin MPTP (1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydro-pyridine) may play an important role in the pathogenesis of Parkinson’s disease. Our research efforts focus on a new class of neurotoxic tetrahydro-b-carbolines which derive from trichloroacetaldehyde (chloral). The most prominent representative of this new class of highly halogenated heterocycles is TaClo (1-trichloromethyl-1,2,3,4-tetrahydro-b-carboline), which was found to occur in the human body after application of the hypnotic chloral hydrate. TaClo is speculated to be formed spontaneously in vivo by a Pictet-Spengler-type condensation from chloral and the endogenously present tryptamine. The formation of TaClo is also assumed to take place after exposure to the industrial solvent TRI (trichloroethylene) which is metabolized to chloral in the organism. Due to the high lipophilicity of the CCl3 group, TaClo was found to easily penetrate the blood-brain barrier. Several in vivo and in vitro studies revealed TaClo to be capable to induce toxicity to dopaminergic and serotonergic neurons. Major objectives of this work dealed with investigations concerning the in vivo occurrence of TaClo in man (e.g., after intake of chloral hydrate) and its metabolism in mammalian organisms. Furthermore, for the first time, the potential of TaClo to trigger DNA damaging processes was studied more closely. The following results were obtained: TaClo is able to damage the DNA as shown in experiments with cell-free plasmid DNA and in vitro experiments using PC12-cells. It has been proven by using HPLC-ESI-MS-MS-analysis that TaClo is formed in patients after application of chloral hydrate. TaClo formation from trichloroethylene was detected in in vitro after incubation of the solvent and tryptamine with liver microsomes. Furthermore first hints of an accumulation of the lipophilic TaClo in the human body were found. First results concerning the mechanism of the spontaneous formation of TaClo in man and the participation of enzymatically mediated pathways in the metabolic degradation of TaClo in mammalian organisms were achieved. Novel TaClo metabolites were identified in in vivo and in vitro. Furthermore an established method of oxidative degradation for the elucidation of the absolute configuration of tetrahydropyridine heterocycles [e.g. eleagnine] was extended to the degradation of compounds with benzylic hydroxy, or methyl ether groups. Small amounts (1-2 mg) of compounds with an chiral oxygen function in benzylic position were degradated by Ruthenium-catalyzed oxidation to volatile acids well-suited for GC analysis. The absolute configuration of the degradation products was assigned by comparison with enantiomerically pure reference material allowing a reliable conclusion with respect to the absolute configuration of the target molecules.
KW  - Parkinson-Krankheit
KW  - Chloral
KW  - Parkinson
KW  - Tetrahydro-b-carboline
KW  - Neurotoxine
KW  - HPLC-ESI-MS-MS-Analytik
KW  - Chloral (Trichloracetaldehyd)
KW  - Trichlorethylen
KW  - Parkinson's disease
KW  - Tetrahydro-b-carboline
KW  - neurotoxine
KW  - HPLC-ESI-MS-MS-analysis
KW  - chloral (trichloroacetaldehyd)
KW  - trichloroethylene
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-385
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wohlfarth, Michael
T1  - Die Aufklärung der Biogenese strukturell ungewöhnlicher Alkaloide aus Triphyophyllum (Dioncophyllaceae) und Antidesma (Euphorbiaceae) und Entwicklung und Einsatz der "Triade" zur phytochemischen Online-Analytik: HPLC-MS/MS, HPLC-NMR und HPLC-CD
T1  - The elucidation of the biogenesis of structurally unusual alkaloids from Triphyophyllum (Dioncophyllaceae) and Antidesma (Euphorbiaceae) and development and application of the "triade" for phytochemical analysis: HPLC-MS/MS, HPLC-NMR und HPLC-CD
N2  - Tropische Pflanzen gelten als wertvolle Quellen biologisch aktiver Sekundärmetaboliten. Im Rahmen dieser Dissertation wurden mehrere tropische Arten unter verschiedenen naturstoffchemischen Gesichtspunkten bearbeitet. Einen Schwerpunkt bildeten die tropischen Lianenfamilien der Ancistrocladaceen und Dioncophyllaceen. Diese produzieren die Naphthylisochinolin-Alkaloide, Biarylnaturstoffe mit faszinierenden strukturellen und pharmakologischen Eigenschaften. In dieser Arbeit wurde die Biogenese der Naphthylisochinolinalkaloide am Beispiel von Dioncophyllin A aus Triphyophyllum peltatum mittels Verfütterung von [13C2]-Acetat untersucht. 13C-NMR-Experimente offenbarten einen Einbau von diskreten [13C2]-Einheiten im ganzen Kohlenstoffgerüst. Damit sind die Naphthylisochinolin-Alkaloide die ersten bekannten Tetrahydroisochinolin-Alkaloide mit einem polyketidischen Ursprung. Als weiteres Forschungsobjekt diente das strukturell und biogenetisch hochinteressante Pyridon-Alkaloid Antidesmon aus Antidesma membranaceum. Untersuchungen zur Biogenese führten zur Entdeckung eines neuen Biogeneseweges. Antidesmon wird ebenfalls aus einer Polyketid-Vorstufe gebildet. Überraschenderweise dient Glycin als Vorstufe für einen C2N-Baustein. Im analytischen Bereich standen der Einsatz und die methodische Verbesserung der online-"Triade" HPLC-MS/MS, HPLC-NMR und HPLC-CD im Vordergrund. Diese neuen Techniken dienten im Anschluß der phytochemischen Untersuchung verschiedener Pflanzenextrakte. Nach der erstmaligen online-Analyse von Ancistrocladus griffithii wurden drei neue Alkaloide, Ancistrogriffin A, B und C, detektiert und strukturell aufgeklärt. Weiterhin wurde das erste dimere Naphthylisochinolin-Alkaloid aus einer asiatischen Ancistrocladus-Spezies, Ancistrogriffithin A, detektiert und vor seiner Isolierung strukturell mit online-Methoden aufgeklärt.
N2  - Tropical plants are generally considered as valuable sources of biologically active secondary metabolites. Within this thesis, several tropical species were investigated from various phytochemical points of view. An emphasis was put on the tropical liana families of Ancistrocladaceae and Dioncophyllaceae. These produce naphthylisoquinoline alkaloids, biaryl natural products with fascinating structural and pharmacological features. In this work the biogenesis of the naphthylisoquinoline alkaloids, exemplified by dioncophylline A from Triphyophyllum peltatum, was investigated by feeding [13C2]-acetate. 13C NMR experiments revealed the incorporation of discrete [13C2]-units within the whole carbon skeleton. Therefore, the naphthylisoquinoline alkaloids are the first known tetrahydroisoquinoline alkaloids with a polyketidic origin. The structurally and biogenetically highly interesting pyridone alkaloid antidesmone from Antidesma membranaceum served as another research target. Investigations regarding the biogenesis of antidesmone led to the discovery of a new biogenetical pathway. Antidesmone is built up from a polyketide. Suprisingly, glycine serves as a precursor for a C2N building block. Regarding the analytical field, the main focus was put on the usage and methodical improvement of the "online-triad" HPLC-MS/MS, HPLC-NMR, and HPLC-CD. Subsequently, these novel techniques were used for the phytochemical investigation of different plant extracts. After the first online-analysis of Ancistrocladus griffithii, three new alkaloids, namely ancistrogriffine A, B, and C, were detected and structurally elucidated. Furthermore, the first dimeric naphthylisoquinoline from an Asian Ancistrocladus species, Ancistrogriffithine A, was detected and structurally elucidated by online-methods before its isolation.
KW  - Triphyophyllum peltatum
KW  - Antidesma membranaceum
KW  - Naphthylisochinolin alkaloide
KW  - Pyridonderivate
KW  - Naphthylisochinolin-Alkaloide
KW  - Polyketide
KW  - Biogenese
KW  - Ancistrocladus griffithii
KW  - Ancistrogriffin
KW  - Ancistrogriffithin A
KW  - Antidesma membranaceum
KW  - Naphthylisoquinoline alkaloids
KW  - Polyketides
KW  - Biogenesis Ancistrocladus griffithii
KW  - Ancistrogriffine
KW  - Ancistrogriffithine A
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-298
ER  -