Synthese der Moleküle der Natur
Natürliche Substanzen sind wichtige Quellen für biologisch wichtige Moleküle zur Behandlung von Krankheiten. Über 9.000 natürliche Produkte, von denen viele biologische Aktivität aufweisen, enthalten Pyrrolidine, die zunächst aus Blumen isoliert wurden, und/oder eines ihrer Derivate, Pyrrolidinone. Diese sind stickstoffhaltige Heterocyclen oder zyklische molekulare Strukturen, deren "Kreis" aus mehr als einem Typ Atom besteht, in diesem Fall einem Sticktoff- (N) und vier Kohlenstoff- (C) Atomen . Um das therapeutische Potenzial von Pyrrolidinen und Pyrrolidinonen zu nutzen, benötigen organische Chemiker effizienteste und kosteneffektive Syntheseverfahren, die für die kommerzielle Produktion vergrößert werden können. Europäische Forscher haben versucht, durch die Unterstützung des Projekts "New methodology for the synthesis of bioactive pyrrolidines and pyrrolidinones" (Biopyrr) eine neue, durch Übergangsmetall übermittelte und katalysierte Synthese dieser Wirkstoffe zu entwickeln. Die verwendeten Übergangsmetalle waren Palladium (Pd), Zink (Zn) und Mangan (Mn). Die Projektwissenschaftler konzentrierten sich auf 5-Endo- und 5-Exo-Zyklisierungen (Methode zur Bildung von fünfgliedrigen Ringen) von Alkylamino-Malonaten. Sowohl die Pd- als auch die Zn-katalysierte Zyklisierungsmethode produzierte einen selektiv hochen Ertrag des reinen Isomers ohne Kontamination aus der spiegelbildlichen, nicht deckungsgleichen Version desselben Moleküls. Beide Methoden waren zudem in der Lage, die 6-Exo-Zyklisierung und Synthese anderer Heterocyclen auszuführen. Die Entwicklung der letzteren Techniken hat zur Entdeckung der 5-Endo-Zyklisierung von Propargylamin-Malonaten geführt, die große Mengen an hilfreichen Pyrrolin- oder Pyrrolinon-Bausteinen ergab. Angesichts der fehlenden Informationen in Bezug auf diese Reaktionen wurden sie von Forscher des Weiteren für die Bildung von N-enthaltenden Zyklen charakterisiert, die bei der Synthese von Kohlenstoffzyklen (Kohlenstoff-Homozyklen) verwendet werden können. Die neuartigen Synthesetechniken, bei denen kostengünstige und nicht toxische Übergangsmetalle verwendet werden, erwiesen sich als flexibel, effizient, kosteneffektiv und umweltfreundlich. Am Ende des Projekts haben die Wissenschaftler mit der Zn-katalysierten und Mn-vermittelte Synthese eines Pyrrolidinon-basierten Kerns für die Oxazolomycin-A-Synthese begonnen. Die Oxazolomycin-Familie ist eine Klasse neuartiger bioaktiver Verbindungen mit antiviraler, antibiotischer oder antibakterieller und zytotoxischer (Anti-Tumor-) Wirkung. Das Biopyrr-Konsortium hat erfolgreich hoch effiziente und kosteneffektive katalytische und nicht katalytische Synthesemethoden für die Produktion von hoch funktionalisierten Heterocyclen entwickelt, einschließlich N-enthaltender Pyrrolidine und Pyrrolidinone, die in biologisch aktiven, natürlichen Produkten allgegenwärtig sind.
