Design und Synthese neuartiger antiviral- und antiprionenwirksamer Acridinverbindungen Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt der Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät (mathematisch-naturwissenschaftlicher Bereich) der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg von Herrn Diplom-Chemiker Christian Raschke geb. am: 06.02.1976 in: Lutherstadt Eisleben Gutachter: 1. Prof. Dr. René Csuk 2. Prof. Dr. Dieter Schinzer Halle (Saale), 2005 Datum der Verteidigung: 24.01.2006 urn:nbn:de:gbv:3-000010252 [http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn=nbn%3ade%3agbv%3a3-000010252]
Meinem verehrten Doktorvater Herrn Prof. Dr. René Csuk danke ich sehr herzlich für das interessante und fachübergreifende Thema sowie die exzellenten Arbeitsbedingungen. Außerordentlich möchte ich mich zudem für seine fortwährende Hilfsbereitschaft und die enge Unterstützung bei fachlichen und persönlichen Aufgaben bedanken.
Herrn Prof. Dr. René Csuk und Herrn Prof. Dr. Dieter Schinzer danke ich herzlich für die freundliche Übernahme der Gutachten.
Danksagung An dieser Stelle möchte ich mich bei allen Kolleginnen und Kollegen aus dem Arbeitskreis von Herrn Prof. Dr. Csuk sowie den Mitarbeiten des Instituts für Organische Chemie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg für die Zusammenarbeit und die stets gewährte freundliche Unterstützung bedanken. Vor allem gilt mein Dank Herrn Dipl. Chem. G. Goethe, welcher mir über mehrere Jahre fachliche und persönliche Unterstützung bot und dessen Zusammenarbeit zu Beginn meiner Arbeit wesentlich zum schnellen Vorankommen beigetragen hat. Dies gilt insbesondere auch für Herrn Dipl. Chem. T. Brezesinki und Herrn Dipl. Chem. A. Barthel, welche mich im Rahmen ihrer Diplomarbeiten sehr unterstützt haben. Weiterhin gilt mein Dank Frau Mühlpfordt, Frau Flechsenhaar, Frau Rößler sowie Herrn Dr. D. Ströhl für die Aufnahme sämtlicher NMR-Spektren. Speziell Herrn Dr. Ströhl möchte ich für die hilfreichen Diskussionen zur Interpretation der gemessenen NMR-Spektren danken. Für die Aufnahme der Massenspektren danke ich Herrn Dr. Kluge und Frau Leißring. Bei Frau U. Lammel möchte ich mich für die Aufnahme aller IR- und UV-Spektren bedanken. Für den Anstoß zu diesem Thema sowie die Durchführung wichtiger Teile der Phagentests möchte ich Herrn Dr. H.-J. Neumann und Herrn Dr. H. H. Knoller sowie der Fa. Fresenius Hemocare GmbH danken. Ebenso gilt mein Dank Herrn Dr. L. Trieschmann und der Fa. ACGT-ProGenomics GmbH für die FACS-Analysen an Prionenproteinaggregaten. Für die immerwährende Unterstützung gilt nicht zuletzt mein besonderer Dank meiner Famlie sowie für die Kraft und Unterstützung, auch und vor allem in den ereignisreichen Zeiten Frau Apothekerin Dipl. Pharm. M. Hentzschel.
Inhaltsverzeichnis 1 EINLEITUNG 1 1.1 Interkalation an Nucleinsäuren 5 1.1.1 Interkalation 5 1.1.2 Bisinterkalation 7 1.1.3 Weitere Bindungsarten 8 1.2 DNA-Schädigung durch den FENTON-Mechanismus 10 1.2.1 FENTON-Reaktion 10 1.2.2 DNA-Schädigung 11 1.2.3 Beeinflussung durch Interkalatoren 13 1.3 TSE-Erkrankungen 15 1.3.1 Prionen 16 1.3.2 Potentielle Strategien gegen TSEs 20 1.3.3 Verbindungen mit Antiprionenwirksamkeit 21 1.3.4 Quinacrin und andere acridinbasierende potentielle Wirkstoffe 23 1.4 Drug Design 29 1.4.1 Antibiotika 29 1.4.2 Anti-TSE Verbindungen 31 1.5 Synthese bekannter basischsubstituierter Acridine 32 1.5.1 Reaktion von 9-Chloracridinen mit primären Aminen 32 1.5.2 Darstellung von 9-Chloracridinen 32 1.5.3 Synthese Methidiumpropyl-EDTA 34 2 SYNTHESEN SUBSTITUIERTER 9-CHLORACRIDINE 35 2.1 Retrosynthese 35 2.2 Synthesen substituierter Anthranilsäuren 36 2.2.1 Ullmann-Jourdan Reaktion 36 2.2.2 BUCHWALD-HARTWIG-Aminierung 39 2.2.3 Synthesen substituierter Anthranilsäuren 41 2.3 Synthesen substituierter 9-Chloracridine 46
3 SYNTHESEN FENTON-AKTIVER VERBINDUNGEN 48 3.1 Synthesen substituierter N 1 -(9-Acridinyl)-1,x-alkan-diamin Bishydrochloride 48 3.1.1 Synthesen der tert-butyl N-(x-aminoalkyl)carbamate 49 3.1.2 Synthesen substituierter N 1 -(9-Acridinyl)-1,x-alkan-diamin Bishydrochloride 50 3.1.3 Thermische Abspaltung der Boc-Schutzgruppe 60 3.2 Synthesen der EDTA-Monointerkalatoren (Grundstruktur A) 63 3.2.1 Synthese EDTA-Triethylester 63 3.2.2 Synthesen unsubstituierter EDTA-Monointerkalatoren 64 3.2.3 Synthesen 6-Chlor-2-methoxy-substituierter EDTA-Monointerkalatoren 67 3.3 Synthesen der EDTA-Bisinterkalatoren (Grundstruktur B) 70 3.3.1 Synthesen unsubstituierter EDTA-Bisinterkalatoren 70 3.3.2 Synthesen 2-Methoxy-substituierter EDTA-Bisinterkalatoren 72 3.3.3 Synthesen 2-Trifluormethoxy-substituierter EDTA-Bisinterkalatoren 73 3.3.4 Synthesen 6-Chlor-2-methoxy-substituierter EDTA-Bisinterkalatoren 75 4 SYNTHESEN ANTIPRIONEN-AKTIVER VERBINDUNGEN 77 4.1 Synthesen der Quinacrinanaloga (Grundstruktur C) 77 4.2 Synthesen der Bisacridinverbindungen (Grundstruktur D) 80 4.2.1 Bisacridine mit 1,8-Diaminooctan Spacer 80 4.2.2 Bisacridine mit 1,8-Diamino-3,6-dioxaoctan Spacer 81 4.2.3 Bisacridine mit 1,4-Bis(3-aminopropyl)piperazin Spacer 82 5 ERGEBNISSE UND DISKUSSION 84 5.1 Unterschiede in den verwendeten Acridinen 84 5.2 Antibiotische Aktivität der FENTON-aktiven Verbindungen 86 5.2.1 Verwendetes Bakteriophagenscreening 86 5.2.2 FENTON-aktive EDTA-Monointerkalatoren (Grundstruktur A) 88 5.2.3 FENTON-aktive EDTA-Bisinterkalatoren (Grundstruktur B) 89 5.3 Wirksamkeit der antiprionen-aktiven Verbindungen 92 5.3.1 FACS-Analyse von selbstaggregierten Prionenprotein der Maus 92 5.3.2 Antiprionen-Aktivität der Verbindungen der Grundstrukturen C und D 93 6 ZUSAMMENFASSUNG 95
7 EXPERIMENTELLER TEIL 100 7.1 Allgemeine Bemerkungen 100 7.2 Abkürzungsverzeichnis 101 7.3 Nummerierung 102 7.4 Synthesen von substituierten 9-Chloracridinen 103 7.4.1 Synthesen der substituierten Anthranilsäuren 103 7.4.2 Synthesen der substituierten 9-Chloracridine 109 7.5 Synthesen von substituierten N 1 -(9-Acridinyl)-1,x-alkan-diamin Bishydrochloriden 114 7.5.1 Synthesen der tert-butyl N-(x-aminoalkyl)carbamate 114 7.5.2 Synthesen der N 1 -(9-Acridinyl)-1,x-alkan-diamin Bishydrochloride 119 7.5.3 Synthesen der N 1 -[9-(2-Methoxyacridinyl)]-1,x-alkan-diamin Bishydrochloride 131 7.5.4 Synthesen der N 1 -[9-(2-Trifluormethoxyacridinyl)]-1,x-alkan-diamin Bishydrochloride 142 7.5.5 Synthesen der N 1 -[9-(6-Chlor-2-methoxyacridinyl)]-1,x-alkan-diamin Bishydrochloride 154 7.6 Synthesen von EDTA-Monointerkalatoren (Grundstruktur A) 169 7.6.1 Synthese des EDTA-Triethylesters 169 7.6.2 Synthesen der unsubstituierten EDTA-Monointerkalatoren 170 7.6.3 Synthesen der 6-chlor-2-methoxy-substituierten EDTA-Monointerkalatoren 185 7.7 Synthesen von EDTA-Bisinterkalatoren (Grundstruktur B) 202 7.7.1 Synthesen der unsubstituierten EDTA-Bisinterkalatoren 202 7.7.2 Synthesen der 2-methoxy-substituierten EDTA-Bisinterkalatoren 209 7.7.3 Synthesen der 2-trifluormethoxy-substituierten EDTA-Bisinterkalatoren 215 7.7.4 Synthesen der 6-chlor-2-methoxy-substituierten EDTA-Bisinterkalatoren 221 7.8 Synthesen von antiprionen-aktiven Verbindungen 230 7.8.1 Synthesen der Quinacrinderivate (Grundstruktur C) 230 7.8.2 Synthesen der Verbindungen der Grundstruktur D (1,8-Diaminooctan-Spacer) 234 7.8.3 Synthesen der Verbindungen der Grundstruktur D (1,8-Diamino-3,6-dioxaoctan-Spacer) 238 7.8.4 Synthesen der Verbindungen der Grundstruktur D (1,4-Bis(3-aminopropyl) piperazin-spacer) 241 8 LITERATURVERZEICHNIS 246