C. Peptide - C.1. Strukturelemente

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1 C. Peptide - C.1. Strukturelemente Strukturebenen von Proteinen: Primär-, Sekundär-, Tertiär-, Quartärstruktur Sequenz elices, elices Faltblätter, "Turns" Untereinheit Gesamtprotein

2 C. Peptide - C.1. Strukturelemente 20 proteinogene Aminosäuren: Glucose-6-phosphat Ribose-5-phosphat Einbau in Proteine durch ribosomale Biosynthese. Pentosephosphat-Weg 3-Phosphoglycerat 3 C 2 R xalacetat Phosphoenolpyruvat Glykolyse Pyruvat Citratcyclus -Ketoglutarat 4 aromatische A.-s., R = Stoffwechsel (s. Lehrbücher) Phenylalanin (Phe, F) Tyrosin (Tyr, Y) Tryptophan (Trp, W) Biosynth. aus 3-Phosphoglycerat h u. Phosphoenolpyruvat h istidin (is, ) Biosynth. aus Ribose-5-phosphat h

3 C. Peptide - C.1. Strukturelemente 2R! S C 2 Serin Glycin Cystein (Ser, S) (Gly, G) (Cys, C) C 2 C 2 Biosynth. aus 3-Phosphoglycerat 2 2 Glutamat (Glu, E) Glutamin (Gln, Q) Arginin (Arg, R) Prolin (Pro, P) 3 C 2 R Biosynth. aus -Ketoglutarat 2 C 2 C SC 3 C 3 Alanin (Ala, A) Valin (Val, V) Leucin (Leu, L) Aspartat (Asp, D) Asparagin (Asn, ) Methionin (Met, M) (2S,3R) Threonin (Thr, T) 2 Lysin (Lys, K) (2S,3S) Isoleucin (Ile, I) Biosynth. aus Pyruvat Biosynth. aus xalacetat t

4 C. Peptide - C.1. Strukturelemente 21. proteinogene Aminosäure: wichtige nicht-proteinogene A.-s.: s: 3 C 2 Se Selenocystein (Sec, 1978) pk a 5.5 => R-Se - ca. 45 Se-haltige Enzyme charakt., dort effizienter als Cys; z. B. im aktiven Zentum der Glutathion-Peroxidase 3 C 2 rnithin (rn) arnstoffcyclus, Vorstufe von Prolin, 2 Einbau in Alkaloide. l durch posttranslationale xygenierung der Kollagen-Tripelhelix: C 2 3 C 2 Codierung: Stop-Codon UGA + Sekundärstrukturelement d. m RA 2 Curr. pin. Chem. Biol. 2014, 22, 27 4-ydroxyprolin (2S,4R) 5-ydroxylysin (2S,5R)

5 C. Peptide - C.1. Strukturelemente Pyrrolysin: 22. genetisch codierte Aminosäure Monomethylamin-Methyltransferase von Methanosarcina barkeri Krzycki, Chan, et al., Science 2002, 296, 1459; 1462.

6 C. Peptide - C.1. Strukturelemente R1 R2 planare Peptidbindung ((Bindungslängen g g in ppm)) : Diederwinkel C--C -C C -C- C : Diederwinkel -C Peptid voll gestreckt:, = 180 Sekundärstrukturen: R Ramachandran-Darstellung h d D t ll

7 C. Peptide - C.1. Strukturelemente Sekundärstrukturen (Aminosäuren/Windung) Länge -Brücken-Schleife Typ C= - i+3 i+4 i elix elix 3.0 = -elix 10 -elix 16 = -elix rechtsgängige elices stabilisierende -Brücken

8 C. Peptide - C.1. Strukturelemente Sekundärstrukturen -Faltblatt-Strukturen -Schleife (Typ I) "i+3" parallel antiparallel auch: -Schleife ("i+2") weiterhin: Amid-E/Z-Isomerie bei Pro!

9 C. Peptide - C.1. Strukturelemente Sekundär- und Tertiärstruktur (Quartärstruktur: s. ämoglobin) z. B. c[rgdf(-me)v] ("Cilengitide"; Kessler (TU München) Grün fluoreszierendes Protein: Merck KGaA) -elix in antiparallelem " -Faß" - Zell-Adhäsions-Erkennungsmotiv UDP -Acetylglucosamin-Acyltransferase: 3 parallele l -Faltblatt-Teilstrukturen Flbl Til k

10 C. Peptide - C.1. Strukturelemente Es gibt mehr als die proteinogenen Aminosäuren... Cyclosporin A aus dem Pilz Tolypocladium inflatum 3 C C 3 - immunsuppressiv - nicht cytostatisch C 3 - klin. Einsatz b. rgantransplantationen C 3 - cyclisches Undecapeptid C 3 - ungewöhnliche h Seitenketten tt 3 C -D-Alanin - 7 -Methylierungen C 3 - Z-Amid-Bindung g cyclo[mebmt-abu-sar(=megly)-meleu-v-meleu-a-a-meleu-meleu-meval] icht-ribosomale Peptid-Biosynthese!

11 C. Peptide - C.2. Sequenzierung Edman-Abbau (-Terminus) Phenylisothiocyanat hi C S R 1 R 1 2-Thiohydantoin CF 3 C Analyse durch Ph S S Umkehrphasen- + Ph PLC (Vergleich) Anilinothiazolinon neuer Zyklus mit Ausb. 95 % pro Zyklus, min. Sonderfall llcys, C 2 S Dithiothreitol h i (-> Disulfid) vorher: S C 2 S I 2 2 Cystin 2 S

12 C. Peptide - C.2. Sequenzierung Abbau ausgehend vom C-Terminus R Ac 2 R - R 1 Ac R 1 Ph 3 Ge C S - GePh 3 Triphenylgermanylisothiocyanat R + S R 1 S R R 1 (analysierbares Thiohydantoin) Li, Liang, Anal. Biochem. 2002, 302, 108

13 C. Peptide - C.2. Sequenzierung S-Cyanylierung Bromcyan-Spaltung: C-Seite neben Methionin S C BrC R R 1 R' -MeSC 2 R + - R omoserin-c-terminus nötig zur Spaltung größerer Peptide in weiter abzubauende Fragmente -Terminus

14 C. Peptide - C.2. Sequenzierung Enzymatische Spaltung Enzym ydrolase-typ ydrolyse-rt Vorkommen Trypsin Serin Protease Serin-Protease K R (C K, (C-Seite) Seite) Pankreas Chymotrypsin Serin-Protease F, W, Y (C-Seite) Pankreas Papain Cystein-Protease F, Y (C-Seite), wen. spez. Papaya Pepsin Aspartat-Protease F, W, Y (-Seite) Magen Trypsin T i (dimer) (di ) Papain P i Pepsin P i

15 C. Peptide - C.2. Sequenzierung Enzymatische Spaltung durch Serin-Proteasen

16 C. Peptide - C.3. Synthese Festphasensynthese (Prinzip: R. B. Merrifield, 1962) Cs Carbamat Cl R 1 Fmoc chlormethyliertes Polystyrol, Fmoc (= Fluoren-9-ylmethoxycarbonyl) y vernetzt m. Divinylbenzol ("Merrifield-arz") 1) 20 % Piperidin/DMF, -C 2 DCC: Dicyclohexylcarbodiimid Bt: -ydroxybenzotriazol 2) Fmoc-R 2 -Baustein DCC, Bt R 1 R Dibenzofulven (Ggew. mit Piperidin-Addukt) usw. ; Abspaltung vom arz: Tf.

17 C. Peptide - C.3. Synthese Festphasensynthese Schutzgruppe Fmoc: Abspaltung m. Base (E1cB-Mech.) Schutzgruppe Boc (= tert.-butoxycarbonyl): Abspaltung m. TFA R R schwach acide (pk a 22.5 in DMS) wg.: 14 (aromat.) orange R - C 2 R 2

18 C. Peptide - C.3. Synthese Festphasensynthese: rthogonale Strategie Boc-Protokoll; Amide fach basischer als Ester => selektive Protonierung des Amids und 100-fach größere Stabilität des Esters, auch gegen TFA Peptid-Absp.: Tf/TFA/PhSMe/Ethandithiol (reagiert als ukleophil in benzylischer Position, S 2) Fmoc-Protokoll; Peptid-Absp.: TFA Boc-Protokoll; Peptid-Absp.: F oder Tf zum Carboxamid (repräsentiert Protein-Teilstrukturen besser); möglich durch 2. Phenylgruppe (S 1); stabil gegen TFA Fmoc-Protokoll; Peptid-Absp.: TFA zum Carboxamid (S 1) ebenso o-chlortrityl-arz: mit TFA zur Carbonsäure

19 C. Peptide - C.3. Synthese Festphasensynthese: rthogonale Strategie Bei allen arzen erfolgt die Abspaltung des Peptidstrangs unter sauren Bedingungen, wobei PAMund MBA-arze TFA aushalten, also mit dem Boc-Protokoll kompatibel sind, nicht aber Wangund Rink-arze (Fmoc-Protokoll). PAM- und Wang-arze liefern Carbonsäuren, MBA- und Rink-arze Carboxamide, so dass alle Kombinationen abgedeckt sind. Schutzgruppen der Seitenketten bei Fmoc-Aminosäuren stabil gegen Basen und labil gegen TFA, bei Boc-Aminosäuren stabil gegen TFA und labil gegen F, Tf bzw. Thiophenolat (, W). Fmoc-Aminosäuren: - oder S-Tritylierung: Fmoc-, -Q, -, -C tert.-butylierung: Fmoc-D, -E, -Y, -S, -T tert.-butoxycarbonylierung (Boc): Fmoc-K, -W Sulfonylierung (Pbf-Schutzgruppe): Fmoc-R Boc-Aminosäuren: -Benzylierung: Boc-D, -E, -S, -T -ortho-chlorbenzylierung: li Boc-K S-para-Methylbenzylierung: Boc-C ortho-brombenzyloxycarbonylierung: Boc-Y -Tosylierung: Boc-R -Formylierung: Boc-W -2,4-Dintrophenylierung: Boc-is

20 C. Peptide - C.3. Synthese Festphasensynthese von Carboxylgruppen (bei D, E): Schutzgruppen der Aminosäure-Seitenketten von Aminogruppen (bei K, W,, R): Boc Sulfonyl: S Baustein 1) R, EDCI 2) 2 /Pd, - PhMe Baustein Pbf (Pentamethyldihydrobenzofuran-5-sulfonyl) - Einf. als Sulfonsäurechlorid, Absp. m. TFA. -Absp. m. MeS 3

21 C. Peptide - C.3. Synthese Festphasensynthese a) Aktivierung durch Carbodiimide ein -Acylisoharnstoff C Cy R Fmoc Cy R' 2 R schneller - Cy Cy Fmoc R' 2 -Bt

22 C. Peptide - C.3. Synthese Festphasensynthese b) Aktivierung durch Phosphoniumsalze P(Me 2) 3 PF 6 R 1 - Bt Fmoc Me 2 Me 2 Me 2 P R 1 Fmoc BP (Benzotriazol-1-yloxy-tris(dimethylamino)- phosphoniumhexafluorphosphat ("Castro's Reagenz", 1975) PyBP (1990, "Pyrrolidino-BP"): keine MPA-Bldg. P PF 6 R Me 2 Me 2 P Me 2 MPA, cancerogen R 2 Fmoc R 1

23 C. Peptide - C.3. Synthese Festphasensynthese c) Aktivierung durch Amidiniumsalze X = C: BTU (ydroxybenzotriazolyltetramethyluronium, 1978) X = : ATU ("aza", 1993) ukleophile Katalyse Vergleich: Albericio et al., JC 1998, 9678.

24 C. Peptide - C.3. Synthese Verknüpfung von Peptiden ["native chemical ligation (CL)"] Theodor Wieland, 1953: reaktiver Arylthioester "Thiol-Einfang" S -Acylverschiebung Kent, 1994: Isolierung des Thio(l)ester-Intermediats nach Reaktion von -acetyliertem Cystein Benzylthioester Alkylthioester

25 C. Peptide - C.3. Synthese icht--terminale ih i Cystein-Seitenketten i bilden reversibel Thioester, die jedoch keine irreversible ibl Zyklisierung zum Amid eingehen können. optimaler p: neutral Standard-Reaktionszeit ca. 5 min Zusatz katalytischer Mengen Thiophenol bei Kupplung von Benzylestern estert diese in schneller reagierende Phenylthioester um.

26 C. Peptide - C.3. Synthese CL, auch mit Sec aus: Curr. pin. Chem. Biol. 2014, 22, 27; Festphasen- Synthese der ungeschützten Bausteine, ative Chemical Ligation zu deren konvergenter Verknüpfung.

27 C. Peptide - C.3. Synthese Einfluss der C-terminalen Aminosäure: LYRA R SBn + 2 S RAK C M a 2 P 4 6 M Gn Cl, 4% PhS p 7, 37 C LYRA R S G, C, : < 4 h RAK C 2 A, M, F, W, Y: < 9 h R,, D, E, Q, K, S: < 24 h I, L, P, T, V: < 48 h Rolle Thiophenol:

28 C. Peptide - C.3. Synthese Schutz -terminalen Cysteins als Thiazolidin: Verknüpfung dreier Sequenzen in C -Richtung Peptid 2 S + 2 Peptid 3 CL S S S Peptid 2 S Peptid M C 3 2 Cl p 4 2 S Peptid 2 2 Peptid 1 S Peptid 3 S Peptid 2 2 S Peptid 1 CL Peptid 3 S

29 C. Peptide - C.3. Synthese 3 Teilsequenzen in C-Richtung: "Kinetisch kontrollierte Ligation (KCL)" Thiophenyl- reagieren schneller als Thiobenzylester: KCL nur dann selektiv, wenn die C-terminale Aminosäure des -terminalen Peptids mind. genauso schnell reagiert wie die des C-terminalen (s. 4 Kategorien bei CL).

30 C. Peptide - C.3. Synthese Staudinger-Verknüpfung von Peptiden: R muss kein Cystein sein, sondern wird als Azid angeboten. Reaktionsbedingungen z. B. TF/ 2 3:1, rt, 12 h, > 90%; Carolyn Bertozzi et al., 2000 Darstellung der Thioesters aus der Säure durch DCC/Bt-Kupplung mit RS.

31 C. Peptide - C.3. Synthese Totalsynthese durch CL: z. B. Polydiscamide aus dem Meeresschwamm Ircinia sp. Beide Teile durch Festphasen-Synthese, Verknüpfung durch CL. Payne et al., rg. Lett. 2014, 16, 4500

32 C. Peptide - C.3. Synthese Stark zytotoxischer aturstoff Malevamid D aus dem Cyanobakterium Symploca hydnoides: nicht-ribosomales Peptid, hemmt die Tubulin-Polymerisation

33 C. Peptide - C.3. Synthese Zur Westhälfte von Malevamid D Parikh-Doering-x. Meerweins Salz

34 C. Peptide - C.3. Synthese Mechanismus der Carbonsäure-Reduktion mit Boran: B R 3 B R B 2 R B R R 2B 3 R R 3 B R B R B

35 C. Peptide - C.3. Synthese Westhälfte von Malevamid D 1) 2, Pd/C (5%), Me, RT, 1.5 h Cbz 2) Et 3 (4.0 Äq.), Z-Val (3.0 Äq.), DEPCl (2.0 Äq.), C 2 Cl 2,0 C,2h, RT, 16 h 3) 2, Pd/C (5%), Me, RT, 1.5 h 4) Dimethylisoleucin (3.0 Äq.), Et 3 (4.0 Äq.), DEPC (1.5 Äq.), C 2 Cl 2,0 C,2h,RT,16h 66% DEPC(Di (Diethylcyanophosphonat, h h Diethylphosphorylcyanid), h h l id) ein Kupplungsreagenz: P C P 2

36 C. Peptide - C.3. Synthese ebenreaktion bei versuchter DEPC-Kupplung: Formulieren Sie einen Mechanismus!

37 C. Peptide - C.3. Synthese Evans-Aldol-Addition: Addition: Mechanismus: Bn Bu 2 BTf -Tf Bn B nbu nbu Et 3 -Et 3 Bn B nbu nbu Boc Boc Bn B nbu nbu +Et 3 -Et 3 Boc Bn nbu B nbu 2 Boc Bn

38 C. Peptide - C.3. Synthese Abspaltung des Evans-Auxiliars:

39 C. Peptide - C.3. Synthese Steglich-Veresterung zur sthälfte von Malevamid D: Boc + DMAP (0.2Äq.), CSA (0.31 Äq.), DCC (1.24 Äq.), 0 C RT, 18 h 89% Boc TBDPS TBDPS quant. CF 3 C, C 2 Cl 2, 0 C, 1.5 h 2 CF 3 C 2 TBDPS Wolfgang Steglich (*1933)

40 C. Peptide - C.3. Synthese Endgame:

41 C. Peptide - C.3. Synthese Aspartam 2 2 C Me 2 2 C Me 2 -D-F-Me: 150-fach süßer als Rohrzucker (1965) 2 1) Z-Cl 2 C 2) Ac 2 Z = Benzyloxycarbonyl 2 -D-f-Me: bitter Bn 1) Me 2 2) 2 /Pd 3) Abtr. d. Regioisomers (Krist.) Aspartam Süßstoffe: Angew. Chem. 1998, 1900.

42 D. Saccharide - D.1. Struktur Zllb Zelloberfläche fläh mit glycosylierten l Membranproteinen (from: omepage of Carolyn Bertozzi, Berkeley) -D-Glucose ( -D-Glc), Pyranose-Form. axiale Subst. senkrecht, farbiges parallel zeichnen. in Glycoproteinen: Aldosen: Buch: D-Glucose, 2-Acetamido-2-desoxy-D-glucose, D-Galactose, Gl 2-Acetamido-2-desoxy-D-galactose, 2A 2 d t Thisbe K. Lindhorst, D-Mannose, L-Fucose (alle C 6 ); Essentials of carbohydrate Ketose: chemistry and biochemistry, D--Acetylneuraminsäure (Sialinsäure, C Wiley-VC 9 ). VC, 2002

43 D. Saccharide - D.1. Struktur Glycosylierung des Glykoprotein-ormons Erythropoietin Wachstumsfaktor bei Erythrozyten -Acetylglucosamin

44 D. Saccharide - D.1. Struktur Wichtige Monosaccharide X X=: D-Glucose X= 2 : D-Glucosamin 2 X=Y=: D-Galactose X= 2 2, Y=: D-Galactosamin L-Fucose C 2 Ac D--Acetylneuraminsäure (Sialin) Y X X=Y=: D-Mannose X= 2, Y=: D-Mannosamin X=, Y=: D-Rhamnose

45 D. Saccharide - D.1. Struktur D,L-omenklatur: Rückführung auf Glyceraldehyd (s. Grundvorlesung); Anomere Konfiguration: : Substituenten des anomeren Zentrums u. d. entferntesten Stereozentrums zeigen in der Fischer-Projektion in dieselbe Richtung; : sonst. C 3 -L-Fucose -D-Arabinose

46 D. Saccharide - D.1. Struktur Was meint "Mutarotation"? aus: Vogel, Carbohydr. Chem. 2009, 35,

47 D. Saccharide - D.1. Struktur Anomerer Effekt (Edward d 1955, Lemieux 1958) 8-13 k/ kj/mol Stabilisierungsbeitrag Ac Ac Ac elektronegativ bevorzugt gegenüber Ac R Ac Ac Ac Ac R trotz sterisch günstigerer, äquatorialer Anordung von R allg.: Stabilisierung durch (n X C Y *) - Delokalisierung, günstig bei elektroneg. Y in axialer Pos.. bzw. X X Y Y yperkonjugation zwischen n- und *-rbitalen* bitl

48 D. Saccharide - D.1. Struktur Anomerer Effekt: nicht nur bei isacchariden aber: am Cyclohexan äquatoriale Position bevorzugt ( G ca. 2.5 kj/mol bei Raumtemp.):

49 D. Saccharide - D.1. Struktur Anomerer Effekt bestimmt auch Konformationen, z. BbiSi B. bei Spiroketalen: 1 anomerer Effekt 2 anomere Effekte (stabilste Konformation) kein anomerer Effekt 1 anomerer Effekt

50 D. Saccharide - D.1. Struktur Di- und höhere Saccharide Tetrahydropyran Tetrahydrofuran -D-Glucopyranosyl-(1 2)- -D-fructofuranosid Saccharose, "Rohrzucker", " engl. "sucrose"" D-Galactopyranosyl-(1 4)-D-glucopyranose Lactose -D-Glucopyranosyl-(1 4)-D-glucopyranose Maltose

51 D. Saccharide - D.1. Struktur Saccharidische aturstoffe (hier: aus Streptomyces sp.) ein Carbatetrasaccharid 2 2 C 3 C 2 2 Streptose: verzweigtes Monosaccharid 3 C Maltose 1 aturstoff Acarbose ("Glucobay") - Inhibitor v. -D-Glucosidasen D - reduziert d. Glucose-Absorption im Gastrointestinaltrakt - Einsatz b. Diät-unterstützter Diabetes-Therapie aturstoff Streptomycin - antibakteriell gegen Gram-neg. Bakterien C 3 u. gegen gg Mycobakterien

52 D. Saccharide - D.1. Struktur Polysaccharide Biosynthese: t/a (Vergl.: t/a (0.05 %) Industrieproduktion von Polyethylen) a) Stärke: -Amylose (Poly- (1->4)-D-Glucose, linksgängige elix) + Amylopektin (zusätzl. (1->6)-Verzw. an jeder Glc-Einh.) - ingesamt bis zu 10 6 Glc-Einh. b) Glykogen: wie Amylopektin,,jedoch ca. 3-fach höherer Vernetzungsgrad; gg außerdem + 1 % Protein. c) Cellulose:,-disulfatiertes Glucosamin Poly- (1->4)-D-Glucose (gestreckte Konformation, parallele l Ketten). S 3 d) Chitin: 2 C Poly- (1->4)--Acetyl-D-Glucosamin y (Chitosan: -deacetyliert). 3 S e) eparin: Bindung an Antithrombin III n => Inhibition der Blutgerinnung

53 D. Saccharide - D.1. Struktur Glycan-Typen (Skizze) bei verschiedenen rganismen Gezielte Synthese nötig! Verzweigung: 1,4- und 1,6- glycosidische Bindungen Glycan wird vorgefertigt und z. B. auf den Stickstoff von Asparagin- (-Glycan) oder den Sauerstoff von Serin-Seitenketten Sit ktt (-Glycan) (Gl von Proteinen übertragen.

54 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.1 Schützung a) am anomeren Zentrum xocarbenium-ion ("Glycosyl-Donor") +, - 2 R, - + R zb: z. B.: 1) Allylalkohol/ + 2) BnCl, aq. a, nbu 4 Br 3) [Pd], p-ts wenn beim Entschützen glycosidische gy Bindungen erhalten bleiben sollen: Bn Bn Bn Bn Ac Ac Ac Ac CF 3 SiMe 3 2-(Trimethylsilyl)ethyl-S.-gr. (TMSET)

55 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.1 Schützung b) Acyl-S.-gr.: häufig Acetylierung oder Benzoylierung z. B.: C3 Cl,Pyr C 2 Cl 2, -40 C Bz Bz Bz C3 primär > sekundär, äquatorial > axial. spez. Reaktivitäten für jd jedes Monosaccharid. c) Ether-S.-gr.: häufig Benzylierung, Allylierung, Tritylierung, Silylierung z. B.: Ac Bn Bn Abspaltung durch ydrierung Ac Ac Ac C 3 p-methoxybenzyl (PMB)-S.-gr. s. Sharma et al., JC 2003, 4574 u. zit. Lit. C 3 Abspaltung auch unter oxidierenden Bed. (z. B. DDQ = dichlorodicyanoquinone (engl.))

56 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.1 Schützung Ether-Schutzgruppen X Y Säurestabilität von Silyl-S.-gr.n: Z Trityl-S.-gr.n (X, Y, Z =, Me) - saure Absp. je Me-Gruppe 10-fach schneller wg.: TMS < TES < TB(DM)S < TIPS < TBDPS TMS: Abspaltung teilw. schon bei der Chromatographie an Kieselgel; TBDPS: saure Abspaltung am schwierigsten - alle Silyl-S.-gr.n S abspaltbar durch F - (z. B. TBAF). Y TMS: Trimethylsilyl, TES: Triethylsilyl, TB(DM)S: tert-butyldimethylsilyl, y y y TIPS: Triisopropylsilyl, TBDPS: tert-butyldiphenylsilyl. Z s. auch DMT-S.-gr. b. DA-Synth.

57 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.1 Schützung d) Acetal-S.-gr.n C 3 kinetisch bev. / ZnCl 2 3 C C 3 od. / p-ts Isopropyliden-S.-gr.; Absp.: + thermodyn. bev.

58 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.1 Schützung regioselektive Acetalspaltung: sterisch anspruchvollere Lewis-Säure auptprodukt p-methoxybenzyliden-s.-gr. auptprodukt pp Mechanismus?

59 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.1 Schützung e) rthoester-s.-gr.n reagiert zuerst C C 3 3 PhC(Et) 3, p-ts BzCl, Pyr. Ph f) -Schützung von Aminozuckern: Cl Cl ein rthoester Cl Cl Cl Cl Cl Cl Ph Bz C3 Bz wird idprotoniert t Ac C 3 Bz axial

60 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.2 Glycosid-Synthese allg.: R 1 R 1 1 LG akt. Agens LG Glycosyl-Donor 1) Akt. d. Abgangsgruppe ("leaving group") LG 1 2) LG 2 Ac Br Cl F CCl 3 CCl 3 Glycosyl-Akzeptor LG 2 SR BF 3 -Et 2, SnCl 4, TMSTf Ag 2 C 3, AgTf AgTf SnCl 2 -AgTf BF 3 -Et 2, TMSTf Tf-IS, DMTST, IDCP "Br + ", "I + " glycosid. Bdg.

61 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.2 Glycosid-Synthese a) Koenigs-Knorr-Methode Ac Ac Ac Ac Peracetylglucose Ac Ac Br-Ac Ac R, Ag 2 C 3 Ac Ac -AgBr Ac Ac Ac Ac Ac Br ein trans-glycosid R Ac Ac Ac Ac Peracetylmannose Ac Ac Br-Ac R, Ag 2 C 3 Ac Ac -AgBr Ac Br Ac Ac Ac Ac R ein trans-glycosid Beteil. d. achbargruppe: S 2-Mech. Ac Ac Ac bzw. Ac Ac Ac

62 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.2 Glycosid-Synthese b) Trichloracetimidat-Verfahren (R. R. Schmidt) -Anomer thermodynamisch bevorzugt (β-anomer kinetisch bevorz., da β-glykosid nukleophiler; kin. anomerer Effekt!) Ac Ac Ac Ac Ac Ac Ac a, CCl 3 C TMSTf C 2Cl 2 2, rt Et 2, -20 C Ac CCl 3 Ac Ac Tf Ac R Ac Ac Ac CCl 3 TMS über xocarbenium-ion achbargruppen-effekt Ac Ac bevorzugt -Anomer R

63 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.2 Glycosid-Synthese c) über Thioglycoside C 3 DMTST (Dimethylmethylthiosulfoniumtriflat) 3 C S S C3 Ac Ac Ac Ac SR Tf -Me 2 S Ac Ac Ac Ac S C 3 SR d) über n-pentenylglycoside xocarbenium-ion TES Ac Ac Ac Ac I Tf (aus IS/TESTf) Ac Ac Ac Ac I

64 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.3 Festphasensynthese a) 2-Methyl-5-tert.- butylthiophenol, BF 3 Et 2, DCM, 94%; 3 2 b) ame, Me, quant.; c) Benzaldehyd- Dimethylacetal, CSA, MeC, 87%; d) TBSCl, Imidazol, DMF, 0 C, 69%; e) PivCl, DMAP, Pyridin, 79%; Seeberger et al., CEJ 2013, 12497

65 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.3 Festphasensynthese f) TBAF 3 2, Ac, DMF, 97%; g) FmocCl, Pyridin, DCM, 97%; h) B 3 TF, TMSTf, DCM, 97%; 8 lieferte nur Trisaccharid... i) BnBr, a, DMF, 78%; j) TBAF 3 2 A, Ac, DMF, 85%; k) FmocCl, Pyridin, DCM, 91%; l) Dibutylphosphat, IS, Tf, 4 A MS, DCM, 71%. flexibler Seeberger et al., CEJ 2013, aktiver

66 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.3 Festphasensynthese a) 3x3 Äq. 2, TMSTf, DCM, -15 C (45 min) nach 0 C (15 min); photolabil b) Piperidin (20% v/v), DMF, RT, 15 min (3 x); c) h, DCM. Seeberger et al., CEJ 2013, 12497

67 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.3 Festphasensynthese Globale l Entschützung zum Dodecasaccharid, einem β-1,3-glucan. Insgesamt: 56 h, 88% Seeberger et al., CEJ 2013, a) ame, Me, DCM, 56%; b) Pd() 2, 2, TF, 2, Ac, 52%.

68 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.3 Festphasensynthese Eine Strategie zur Synthese von Glycoproteinen: Festphasensynthese (Peptid und Saccharid) + ative Chemical Ligation aus: kamoto et al., Curr. pin. Chem. Biol. 2014, 92

69 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.3 Festphasensynthese Einbau synthetischer Glycopeptide durch ative Chemical Ligation, z. B. zum Glycoprotein-ormon Erythropoietin aus: kamoto et al., Curr. pin. Chem. Biol. 2014, 92

70 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.4 Biosynthese D Glycosid-Synthese e) enzymatisch Uridin-Diphosphat Vorteile: keine Schutzgruppen, definierte Stereochemie am anomeren Zentrum. achteil: keine nicht-natürlichen ligosaccharid- Analoga zugänglich. 2 Enzym-Klassen: a) Glycosidasen (unspezifisch, da eigentl. Funktion beim Abbau von ligosacch.) b) Glycosyltransferasen (spezifisch) -Glucosyltransferase (Phage T4)

71 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.4 Biosynthese -Glycosid-Biosynthese, z. B. -1,4-glykosidische 14 l k h Bindung Ac -1 1,4-Galactosyltransferase Ac UDP P 3 Phosphoenol- Katalyse- pyruvat zyklus C 2 P C 2 P UTP Pyruvat 2 P Gal- -UDP P 3

72 D. Saccharide - D.2 Synthese - D.2.4 Biosynthese -Glycosid-Biosynthese Mechanismus d. Enzym-Katalyse: aus: K. Qasba et al., J. Mol. Biol. 2003, 331, 1065.