Institut für Angewandte Synthesechemie aturstoffe Theoretische Grundlagen und Einführung in das aturstoffisolationspräparat in den Laborübungen rganische Chemie Florian Rudroff SS2016 Laborübungen Syntheseprkatikum
Literatur rganische Chemie II Eberhard Breitmaier, Günther Jung Georg Thieme Verlag ISB 3-13-541601-1 Lehrbuch der rganischen Chemie ans Beyer, Wolfgang Walter S. irzel Verlag ISB 3-7776-0438-0
Überblick Grundprinzipien der aturstoffisolation am Beispiel a-limonen Chiralität Zucker Aminosäuren ucleotidbausteine Terpene Steroide Lipide Alkaloide
aturstoffisolation a-limonen Gewinnung der rangenschalen Schälen & Pektin entfernen Zerkleinern Feuchteinwaage Schalen Extraktion mit C 2 Cl 2 Apparaturaufbau Rückflußkochen Aufarbeitung Phasentrennung Trocknung Eindampfen Rohproduktmenge Produktreinigung Vakuumdestillation Reinproduktmenge Siedepunkt, Brechungsindex * Limonen
Biologische Aktivität Small-molecule drugs natural products 39% 6% 27% natural product derivatives derived pharmacophores 23% 5% natural product mimic de novo drugs
Chiralität Chiralitätszentren
Chiralität Cahn-Ingold-Prelog omenklatur Zuordnung der Prioritäten rdnungszahl (Massenzahl) z.b.: I > Br > Cl > S > > > 13 C > 12 C > Li > 3 > 2 > 1 Folgesubstituenten (höchste Z/MZ, dann Zahl) Auflösung von Doppel- & Dreifachbindungen Räumliche Ausrichtung & Drehsinn niedrigste Priorität nach hinten im/gegen Uhrzeigersinn R/S R S
Zucker Aldosen & Ketosen Fischer-Projektion xidationsstufe D-Zucker ach vorne
Zucker Pyranosen & Furanosen albacetal/ketal-bildung
Zucker Aldosen-Stammbaum 1 Triose 2 Tetrosen 4 Pentosen 8 exosen
Zucker Ketosen-Stammbaum
Zucker Position der -Gruppen in Glucose Anomerer Effekt
Zucker Glucose
Zucker Fructose
Zucker Zuckerchemie C 2 Gluconsäure Br 2 C 3 /a 2 Me 2 - ef-rxn a/g C 2 ai 4 - Abbau-Rxn C 2 C 2 selektive Schützung
Zucker Disaccharide
Zucker Polysaccharide Cellulose Stärke
Zucker Technologische Rohstoffe Kohlehydrate Lignocellulose Chitin
Aromatische Metabolite Phenole Eugenol Vanillin Resveratrol
Aromatische Metabolite Flavone Chalkone Flavone Typ-2 Metabolite
Aminosäuren Aliphatische Aminosäuren 2 2 2 glycine, G (gly) alanine, A (Ala) valine, V (Val) 2 leucine, L (Leu) 2 isoleucine, I (Ile) proline, P (Pro) Aromatische Aminosäuren 2 phenylalanine, F (Phe) 2 tryptophane, W (Trp) 2 tyrosine, Y (Tyr)
Aminosäuren Sauerstoffhältige Aminosäuren 2 2 serine, S (Ser) threonine, T (Thr) Schwefelhältige Aminosäuren S S 2 2 cysteine, C (Cys) methionine, M (Met)
Aminosäuren Saure Aminosäuren C 2 C 2 2 2 2 2 aspartate, D (Asp) glutamate, E (Glu) asparagine, (Asn) glutamine, Q (Gln) Basische Aminosäuren 2 2 2 2 2 lysine, K (Lys) arginine, R (Arg) histidine, (is)
Aminosäuren Aminosäuresynthesen Strecker R C 3 R C C R 2 R 2 Über ydantoine C 2 ( 4 ) 2 C 3 ac RC Base R 2 R
Aminosäuren Die Amidbindung 2 R1 R2 + 2 2 R1 R2
Aminosäuren Polypeptidsynthesen Schutzgruppen 2 R1 R2 + 2 2 R1 R2 R1 R2 + boc 2 CMe R1 R2 CMe DCC-Aktivierung
Aminosäuren Proteinstrukturhierarchien 2 2 2 glycine, G (gly) alanine, A (Ala) valine, V (Val) 2 tryptophane, W (Trp) 2 leucine, L (Leu) 2 isoleucine, I (Ile) proline, P (Pro) 2 S tyrosine, Y (Tyr) 2 phenylalanine, F (Phe) 2 cysteine, C (Cys) 2 S methionine, M (Met) 2 serine, S (Ser) 2 threonine, T (Thr) 2 aspartate, D (Asp) 2 lysine, K (Lys) 2 2 arginine, R (Arg) 2 basische A.S. 2 histidine, (is) 2 glutamate, E (Glu) 2 C 2 2 C 2 Amid-SK A.S. asparagine, (Asn) glutamine, Q (Gln)
aturstoffisolation Grundlagen der Terpenchemie Isopreneinheiten Isopren (2-Methyl-1,3-butadien) Prenyl-Rest cimen C 10 16 Terpenklassen
aturstoffisolation Terpenklassen
aturstoffisolation Gerüstnomenklatur
aturstoffisolation Terpenverbreitung Sekundäre Stoffwechselprodukte von Pflanzen Ätherische Öle & Riechstoffe Pheromone Bitterstoffe Wachstumsregulatoren Abwehrstoffe Vitamine * * * * * * Geraniol Citral A Limonen (-)-Menthol D-(+)-Campher -Carotin
The istory of Taxol (Paclitaxel) Ac Bz Bz Ac Taxol (Paclitaxel) 1958: CI initiates screening program of 35000 plants for anticancer activity 1963: bark of Pacific Yew (Taxus brevifolia) tree found to be active 1971: paclitaxel identified as bioactive compound 1979: elucidation of mode of action 1983: CI starts phase I clinical trials 1985: CI starts phase II clinical trials 1991: Bristol-Myers Squibb selected by CI as commercial partner 1992: approval for Taxol 1994: total synthesis (icolaou, olton) 1995: clearance for semisynthetic paclitaxel
Registered Drugs for Treatment ovarian cancer breast cancer non-small cell lung cancer resistant murine melanoma cell lines Ac Bz Bz Ac Bz Ac Taxol (Paclitaxel) Bristol-Myers Squibb Taxotere (Docetaxel) Aventis (Rhone-Poulenc)
aturstoffisolation Steroide
aturstoffisolation Steroide
aturstoffisolation Steroide
ucleinsäuren Aufbau 2 P 2 Purinbase 5 Ende Phosphat P ucleotid ucleosid () 3 Ende Ribose / Desoxyribose
ucleinsäuren Basen Pyrimidinbasen 2 Cytosin Uracil Thymin Purinbase 2 2 Adenin Guanin
ucleinsäuren Basenpaarung
ucleinsäuren DA vs. RA DA RA
Lipide Fette CR CR CR Triglyceride = Glycerin + Fettsäure Wachse R R' Wachse = Fettsäure + langkettiger Alkohol
Lipide Seifen Biodiesel
Alkaloide Pyrrolidin-, Piperidin- & Pyridinalkaloide Coniin (Schierling) icotin (Tabak) Lysergsäurediethylamid (LSD, Mutterkorn) Tropanalkaloide Procain Atropin (Tollkirsche) Cocain (Cocastrauch) Lidocain
Alkaloide Chinolin/Isochinolinalkaloide Papaverin (Mohn) Chinin (Chinarinde) Morphin Codein eroin Methadon
Alkaloide Purinalkaloide Koffein (Kaffee, Tee) Theophyllin (Tee) Theobromin (Kakao) arnsäure
Alkaloide Phenethylamine Dopamin eurotransmitter Ephedrin abschw. der asenschleimhäute Adrenalin Stresshormon Amphetamin (Appetitzügler) "Speed" "Ecstasy" - Mescalin (Peyote, Kaktus) Serotonin Melatonin Acetylcholin alluzinogen ormon Tag/acht Rhythmus eurotransmitter
Alkaloide Synthesen Reduktion rac-coniin C C + + 2 C 3 CR CR C Me Tropinon C 2 Mannich Methylierung Dehydrierung Me Me Me Papaverin Me