Pasteurestin A
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| Strukturformel | |||||||||||||
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| Allgemeines | |||||||||||||
| Name | Pasteurestin A | ||||||||||||
| Andere Namen |
(4S,4aR,6R,7aS,7bR)-2,4,4a,5,6,7,7a,7b-Octahydro-4-hydroxy-6-(hydroxymethyl)-6,7b-dimethyl-2,4,4a,5,7,7a-hexahydro-1H-cyclobuta[e]inden-3-carbonsäure | ||||||||||||
| Summenformel | C15H22O4 | ||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||||||||
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| Eigenschaften | |||||||||||||
| Molare Masse | 266,33 g·mol−1 | ||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest[1] | ||||||||||||
| Dichte |
1,30 ± 0,1 g·cm−3[2] | ||||||||||||
| Schmelzpunkt |
198–210 °C[2] | ||||||||||||
| pKS-Wert |
4,96 ± 0,7[2] | ||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | |||||||||||||
Pasteurestin A ist ein Sesquiterpen und gehört zu den Terpenoiden.
Vorkommen und Biosynthese
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Pasteurestin A wird durch Fermentation eines Pilzes, des Basidiomyceten Agrocybe aegeritta erhalten.[2]
FPP wird cyclisiert durch ionisationsabhängige Klasse-I-Terpensynthasen, die als Sesquiterpen-Synthasen bekannt sind. Die Ringbildung entsteht durch eine elektrophilen Additionsmechanismus. Durch die Cyclisierung entsteht das Intermediat trans-humulyl-Kation 60. Initiiert wird die Cyclisierung durch eine metallioneninduzierte Ionisierung und der Abspaltung anorganischem Pyrophosphat/Diphosphat (eng. PPi). Das entstehende reaktive Carbokation unterliegt einem Ringschluss an der 1,11-Position. Durch Abspaltung eines Protons an dem C10-Atom, kommt es zu Bildung einer Doppelbindung zwischen C9,10. Durch Protonierung der zuvor entstandenen Doppelbindung, entsteht eine positive Ladung am C9-Kohlenstoffatom. Eine 2,9-Cyclisierung führt zu einem 5,8-Ringsystem. Mit einer 3,6-Cyclisierung entsteht das Protoilluden-Kation. Die Eliminierung des H-Atoms am sechsten Kohlenstoffatom führt zum Produkt Protoilluden.[4] Nach weiteren Reaktionsschritten entsteht Pasteurestin A.
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Eigenschaften
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Pasteurestin A gehört zur Stoffklasse der Protoilludene. Dabei handelt es sich um ein tricyclisches Sesquiterpen mit einem 5/6/4-Ring-System. Das 5/6-Ring-System befindet sich an den Kohlenstoffatomen C2 und C9. Die Kohlenstoffatome C5 und C8 bilden das 6/4-Ring-System. Die Doppelbindung ist am C4-Atom. Die H-Atome am C2 und C9 sowie die Methylgruppe an C11 und die Hydroxygruppe an C3 stehen trans zur Methylgruppe am C8-Kohlenstoffatom. Am C4-Kohlenstoffatom befindet sich zudem eine Carboxylgruppe.
Der Drehwert ist [α]D24 = −65°.[2]
Pasteurestin zeigt eine starke selektive Aktivität gegen Mannheimia haemolytica. Dabei handelt es sich um ein wichtiges Pathogen, das bei Rindern Entzündungen der Atemwege auslöst.[5]
Gewinnung und Synthese
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Isolierung des Naturstoffs
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Zur Isolierung wurde ein Pasteurestin A und B produzierendes Bakterium in einer Kultur gezüchtet. Der verwendete Mikroorganismus stammt aus der Präfektur Kagoshima in Japan und ist mit der Stammnummer K-379 gekennzeichnet worden. Als Nährmedium für die Kultur wird eingesetzt, was normalerweise als Energiequelle für Lebewesen verwendet wird. Dazu gehören Fettsäuren, Kohlenhydrate, Proteine, sowie Nährsalze. Je nach Kulturmedium muss die Zusammensetzung des Nährmediums variiert werden und die verwendeten Nähstoffquellen vor Kultivierung steril sein. Der optimale pH-Wert liegt hierbei zwischen 5,5 und 6,5. Die Temperatur sollte konstant bei 25–30 °C gehalten werden. Die Zeit zur Gewinnung der Kultur beträgt dabei zwischen 4 und 14 Tage, je nach Zusammensetzung der Kultur und den gegebenen Bedingungen. Nach abgeschlossener Fermentation wird die Zellkultur einem bekannten Trennverfahren unterzogen, wie einer Zentrifugation. Die Lösung wird mittels einer Lösungsmittelextraktion mit Butylacetat aufgetrennt. Mittels Chromatographie wird das Stoffgemisch aufgetrennt, nach Reinigung zusammengetragen und unter Druck getrocknet. Die Gesamtausbeute bei diesem Verfahren ergibt 3,7 mg Pasteurestin A und 6,0 mg Pasteurestin B. Die hierbei beschriebene Isolierung ist in einem japanischen Patent von 2002 zu finden.[2]
Totalsynthese
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Für die Herstellung von Pasteurestin A orientierte man sich an der Synthese von Illudol nach Vollhardt.[6] Dessen zentraler Syntheseschritt war eine [2+2+2]-Cycloaddition.
Die Synthese von Pasteurestin A besteht aus vielen Teilreaktionen, von denen besonders die Cobalt vermittelte [2+2+2]-Cycloaddition wichtig ist, denn diese erstellt die zugrundeliegende Struktur. Danach werden die fehlenden funktionellen Gruppen in einzelnen Reaktionen an das Molekül gebunden.
Die Reaktion läuft im Grunde zwischen einem Allylbromid und einem Butyrlacton ab. Es wird LDA als starke Base verwendet und Hexamethylphosphoramid als Lösungsmittel. Ausgeführt wird die Reaktion bei einer niedrigen Temperatur von −78 °C, um potenzielle Nebenreaktionen zu vermeiden. Der Ablauf der Reaktion ist dabei wie folgt: 1) Das Butyrlacton wird an einem H-Atom deprotoniert durch LDA. 2) Es entsteht ein Enolat. 3) Die Doppelbindung des Enolats greift dann in einer Sn2-Reaktion das Bromid an. Schlussendlich entsteht dann folgendes Molekül: Dieses wird durch darauffolgende Reaktionen weiterverarbeitet, wodurch dann das Ausgangsmolekül für die [2+2+2]-Cycloaddition entsteht.
Weblinks
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Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ Barrie W. Bycroft, David J. Payne: Dictionary of Antibiotics and Related Substances: with CD-ROM, Second Edition. CRC Press, 2013, ISBN 978-1-4822-8215-3, S. 696.
- ↑ a b c d e f Manufacture of high-octane gasoline I. Suzuki; K. Hirabayashi; T. Kondo; H. Nishijima Technology Research Association for New Application Development for Light-Weight Fractions Jpn Kokai Tokkyo Koho 87,151,490, July 6, 1987; Appl. Dec. 26, 1985. In: Zeolites. Band 8, Nr. 4, Juli 1988, S. 341, doi:10.1016/s0144-2449(88)80152-0.
- ↑ Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
- ↑ Maureen B. Quin, Christopher M. Flynn, Claudia Schmidt-Dannert: Traversing the fungal terpenome. In: Nat. Prod. Rep. Band 31, Nr. 10, 2014, S. 1449–1473, doi:10.1039/C4NP00075G.
- ↑ G. C. Duff, M. L. Galyean: BOARD-INVITED REVIEW: Recent advances in management of highly stressed, newly received feedlot cattle. In: Journal of Animal Science. Band 85, Nr. 3, 1. März 2007, S. 823–840, doi:10.2527/jas.2006-501, PMID 17085724, PMC 7109667 (freier Volltext).
- ↑ Marion Kögl, Lothar Brecker, Ralf Warrass, Johann Mulzer: Novel Protoilludane Lead Structure for Veterinary Antibiotics: Total Synthesis of Pasteurestins A and B and Assignment of Their Configurations. In: European Journal of Organic Chemistry. Band 2008, Nr. 16, Juni 2008, S. 2714–2730, doi:10.1002/ejoc.200800074.