Entwicklung einer effizienten Synthese von Isoxazolin-Aminosäureesterderivaten : Entwicklung und Anwendung von 7-Dialkyl-Aminocumarin-Fluoreszenz-Labels

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit konnte eine effiziente Eintopfsynthese verschiedener Isoxazolin-Aminosäureesterderivate entwickelt werden. Durch Kombination der Michael-Addition eines chelatisierten TFA-Glycinester-Enolats an ein Nitroalken mit einer in situ Nitriloxid-Trans-formation und einer anschließenden 1,3-dipolaren Cycloaddition konnte der Aufbau neuer heterocyclischer Strukturen aus einfachen Vorstufen in nur einem Schritt ermöglicht werden. Das für die Cycloaddition benötigte Dipolarophil wurde sowohl über das Nukleophil als auch über das Nitroalken eingeführt. Im zweiten Teil wurden Fluoreszenz-Labels auf 7 Dialkyl-Aminocumarin-Basis für das biomolekulare Imaging synthetisiert und spektroskopisch charakterisiert. Eines dieser Labels fand zudem Anwendung als false fluorescent neurotransmitter in der Exozytose-Visualisierung von Adrenalin in Chromaffinzellen (Kooperation Prof. J. Rettig, Uniklinik Homburg). Des Weiteren wurden verschiedene Labels in bioorthogonalen Reaktionen zum Fluoreszenzmarkieren von Aminosäuren und Peptiden eingesetzt. Hierbei gelang neben der Markierung des N-Terminus, des C-Terminus und einer Aminosäure-Seitenkette auch die Markierung des Aminosäurerückgrates.

Within the scope of this thesis a straightforward approach towards isoxazoline amino acid esters was developed. The synthesis of these new structures was described by a combination of a Michael addition with chelated glycine ester enolates to nitroalkenes, in situ nitrile oxide transformation and 1,3 dipolar cycloaddition. The dipolarophile required for the cycloaddition was introduced either via the nitroalkene or via the chelated enolate. Therefore, different types of heterocyclic amino acids could be obtained in a simple one-pot protocol. The second part of the thesis deals with the synthesis and the spectroscopic characterization of fluorescence dyes based on 7-(dialkylamino)coumarins. These labels allow the in-vestigation of cellular processes or target identification. One label acted also as false fluorescent neurotransmitter in the adrenalin exocytosis of chromaffin cells (in cooperation with Prof. J. Rettig, Uniklinik Homburg). Furthermore, some coumarins were attached to amino acids and peptides by bioorthogonal reactions for the biomolecular imaging. In these reactions, the labels were fixed to the C-terminus, N-terminus and an amino acid sidechain. Even the amino acid backbone was labeled.