Dokumentvorlage für wissenschaftliche Arbeiten

298 Pages·2015·8.66 MB·German

Entwicklung von neuroprotektiven
Wirkstoffen basierend auf Amiden des
4-Phenoxyanilins und verwandten
Verbindungen

Dissertation
zur
Erlangung des Doktorgrades
der Naturwissenschaften
(Dr. rer. nat.)

dem

Fachbereich Pharmazie
der PHILIPPS-UNIVERSITÄT MARBURG

vorgelegt von
Marlene Theresia Barho
aus Gießen

Marburg (Lahn) 2015
Erstgutachter: Prof. Dr. Martin Schlitzer
Zweitgutachter: Prof. Dr. Gerhard Klebe
Eingereicht am 02.06.2015

Tag der mündlichen Prüfung: 14.07.2015

Hochschulkennziffer: 1180
Meiner Familie, meinen Freunden, meinen Lehrern

The thrill is gone…
B.B. King (1925-2015)

Inhaltsverzeichnis I

Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis .............................................................................................................. I
Abkürzungsverzeichnis ................................................................................................... III
Tabellenverzeichnis ........................................................................................................ VI
Abbildungsverzeichnis .................................................................................................. VII
1 Einleitung ............................................................................................................... 10
1.1 Apoptose .................................................................................................. 11
1.1.1 Physiologische Funktion der Apoptose .......................................... 11
1.1.2 Auslösende Signalwege .................................................................. 12
1.1.3 Permeabilisierung der äußeren mitochondrialen Membran ............ 14
1.2 Die Bcl-2-Proteine ................................................................................... 15
1.2.1 Mechanistische Betrachtungen ....................................................... 16
1.2.1.1 Verdrängungs-Modell ......................................................................... 17
1.2.1.2 Direkte Aktivierung ............................................................................ 18
1.2.1.3 Embedded-together-model .................................................................. 18
1.2.1.4 Vereinigtes Modell .............................................................................. 19
1.3 Das Protein Bid ........................................................................................ 19
1.3.1 Vorkommen und Struktur ............................................................... 20
1.3.2 Interaktionspartner und Effekte ...................................................... 22
1.4 Testung der Substanzen ........................................................................... 25
1.4.1 HT-22 Neuronen als Modellsystem für Bid-vermittelten Zelltod .. 25
1.4.2 Bestimmung der Zellviabilität mit dem MTT-Assay...................... 26
1.5 Inhibitoren für Protein-Protein-Interaktionen .......................................... 28
1.6 Inhibitoren für Bcl-2 Proteine .................................................................. 29
1.6.1 Die Bid-Inhibitoren BI-6C9 (5) und BI-11A7 (6) .......................... 30
1.7 Vorarbeiten im Arbeitskreis Schlitzer ..................................................... 33
2 Zielsetzung ............................................................................................................. 37
3 Ergebnisse und Diskussion .................................................................................... 39
3.1 Erneute Annäherung an den Bid-Inhibitor BI-6C9 (5) ............................ 42
3.2 Variation des Molekülteils C ................................................................... 51
3.2.1 N-alkylierte Derivate ................................................................................ 51
3.2.2 N-acylierte Derivate ................................................................................. 56
3.3 Variation des Molekülteils B ................................................................... 61
3.3.1 Derivate der 1-Methylcyclohexancarbonsäure ........................................ 61
3.3.2 Derivate der Tranexamsäure .................................................................... 63
3.3.3 Synthese von einfachen Amiden des 4-Phenoxyanilins (11) ................... 65
3.4 Variation des Molekülteils A ................................................................... 72
II Inhaltsverzeichnis

3.4.1 Variationen der Verbrückung der Aromaten ........................................... 72
3.4.2 Substituenten an 4´-Position .................................................................... 77
3.5 Verknüpfung der Molekülteile A und B .................................................. 83
4 Zusammenfassung und Ausblick ........................................................................... 85
5 Experimenteller Teil............................................................................................... 95
5.1 Vorbemerkungen...................................................................................... 95
5.2 Allgemeine Arbeitsvorschriften: .............................................................. 98
AAV 1: Darstellung von Carbonsäureamiden mittels
Kupplungsreagenzien ................................................................ 98
AAV 2: Abspaltung von Boc-Schutzgruppen.......................................... 99
AAV 3: N-Alkylierung mit Alkylhalogeniden ........................................ 99
AAV 4: Darstellung von Biarylethern[154] ............................................. 100
AAV 5: Reduktion von aromatischen Nitrogruppen mit SnCl2·2H2O .. 101
AAV 6: Katalytische Hydrierung .......................................................... 101
AAV 7: Darstellung von Sulfonamiden aus Sulfonsäurechloriden ....... 102
AAV 8: Darstellung von Carbonsäureamiden mit
Carbonsäurechloriden .............................................................. 102
5.3 Verbindungen ......................................................................................... 104
Literaturverzeichnis ....................................................................................................... 273
Übersicht über die getesteten Verbindungen ................................................................. 279
Veröffentlichungen ........................................................................................................ 290
Eidesstattliche Erklärung ............................................................................................... 292
Danksagung ................................................................................................................... 293
Abkürzungsverzeichnis III

Abkürzungsverzeichnis
AIF – apoptosis inducing factor
Apaf-1 – apoptotic protease activating factor 1
Ar – Aryl
Bak – Bcl-2 homologous antagonist/killer
Bax – Bcl-2-associated X protein
Bcl-2 – B-cell CLL/Lymphoma-2
BH – Bcl-2 homology
Bid – BH3-interacting domain death agonist
Boc – tert-Butyloxycarbonyl
CAD – caspase-activated DNase
cBid – Caspase-8 cleaved Bid
Cbz – Benzyloxycarbonyl
δ – chemische Verschiebung
DC – Dünnschichtchromatographie
DCM – Dichlormethan
DISC – death-inducing signaling complex
DMF – Dimethylformamid
DMSO – Dimethylsulfoxid
DNA – Desoxyribonukleinsäure
EC – Halbmaximale effektive Konzentration
50
EDC·HCl – 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimid Hydrochlorid
EI – Elektronenstoß Ionisation
eq – Äquivalent
ESI – Elektronenspray Ionisation
Et O – Diethylether
2
EtOAc – Essigsäureethylester
EtOH – Ethanol
FLIM – fluorescence lifetime imaging microscopy
FRET – Förster-Resonanzenergietransfer
GSH – Glutathion, reduzierte Form
ges. – gesättigt
IV Abkürzungsverzeichnis

HATU – O-(7-Azabenzotriazol-1-yl)-N,N,N`,N`-tetramethyluronium-hexafluorophos-
phat
HBTU – 2-(1H-Benzotriazol-1-yl)-1,1,3,3-tetramethyluronium-hexyfluorophosphat
HDAC – Histon-Deacetylase
HOBt – 1-Hydroxybenzotriazol
HRMS – hochaufgelöste Massenspektrometrie
HT-22 – immortalisierte hippocampale Neuronen der Maus
Htr2/Omi – high temperature requirement protein 2
IAP – inhibitors of apoptosis proteins
ICAD – inhibitors of caspase-activated DNAse
ITC – Isotherme Titrationskaloriemetrie
J – Kopplungskonstante
mCPBA – m-Chlorperoxybenzoesäure
MeOH – Methanol
MOMP – mitochondrial outer membrane permeabilization
mPTP – mitochondrial permeability transition pore
MS – Massenspektrometrie
MTBE – tert-Butylmethylether
MTT – 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromid
NADH – Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid
NADPH - Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat
NEt – Triethylamin
3
NMR – nuclear magnetic resonance / Kernresonanz
PBS – phosphate buffered saline
PPI – Protein-Protein-Interaktionen
ppm – parts per million
PyBOP – Benzotriazol-1-yl-oxytripyrrolidinophosphonium-hexafluorophosphat
ROS – reaktive Sauerstoffspezies
RT – Raumtemperatur
SAR – structure-activity relationships / Struktur-Wirkungs-Beziehungen
SC – Säulenchromatographie
Smac/DIABLO – second mitochondria-derived activator of caspases / direct IAP bind-
ing protein with low pI
S Ar – Nucleophile Substitution am Aromaten
N
Abkürzungsverzeichnis V

SPR – surface plasmon resonance / Oberflächenplasmonen Resonanz
tBid – truncated Bid
TNF – Tumornekrosefaktor
VDAC – voltage-dependent anion channel
XIAP – x-linked inhibitor of apoptosis proteins
VI Tabellenverzeichnis

Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Neuroprotektive Eigenschaften der zyklisierten Nebenprodukte. ................ 45
Tabelle 2: Gegenüberstellung der Produktverhältnisse der verkürzten Syntheseroute. 45
Tabelle 3: Derivate des literaturbekannten Bid-Inhibitors BI-6C9 (5).[95,140] ................ 47
Tabelle 4: N-alkylierte Derivate verschiedener Piperidin-4-carbonsäureamide. ........... 53
Tabelle 5: N-alkylierte Derivate des Piperidin-4-carbonsäureamids 24519 (15). ......... 54
Tabelle 6: N-alkylierte Derivate des Piperidin-4-carbonsäureamids 24519 (15). ......... 55
Tabelle 7: N-acylierte Derivate des Piperidin-4-carbonsäureamids 24519 (15). ........... 57
Tabelle 8: Derivate der 1-Methylcyclohexancarbonsäure. ............................................ 62
Tabelle 9: Derivate der trans-4-(Aminomethyl)cyclohexan-1-carbonsäure
(Tranexamsäure). .................................................................................................. 63
Tabelle 10: N-acylierte Derivate der Verbindung 99. .................................................... 65
Tabelle 11: Einfache Amide des 4-Phenoxyanilins (11). .............................................. 66
Tabelle 12: Neuroprotektive Derivate verschiedener Antioxidantien. .......................... 67
Tabelle 13: Reihe basierend auf dem Bernsteinsäure-Derivat 24375 (125). ................. 70
Tabelle 14: Derivate mit verschiedenen Gruppen als Verknüpfung der beiden
Phenylringe. .......................................................................................................... 75
Tabelle 15: Derivate von 24519 (15) mit verschiedenen Substituenten in der 4´-
Position. ................................................................................................................. 80
Tabelle 16: Evaluation der Richtung der Amidbindung. ............................................... 84