ISBN 978-3-8439-2322-4

978-3-8439-2322-4, Reihe Organische Chemie

Marco Minuth
Synthese eines Ethinylpyridon-C-Nucleosids für die hochaffine Basenpaarung mit Adenin

171 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2015), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich zunächst mit neuen synthetischen Zugängen zu einem Ethinylpyridon-C-Nucleosid. Dieses Zielmolekül, ein Analogon des Thymidins, sollte nach Einbau in DNA-Stränge eine stärkere und selektivere Basenpaarung mit der Base Adenin eingehen als Thymidin. Die Knüpfung der C-glycosidischen Bindung erfolgte im Schlüsselschritt der Synthese durch eine Palladium-katalysierte Heck-Matsuda-Reaktion. Für das Aglycon wurden verschiedene Diazoniumsalze substituierter Pyridine dargestellt. Zum Zielmolekül führten O-Pivaloyl- und O-Benzyl-geschützte bromierte Lactime. Diese wurden in der Kupplung mit einem Glycal umgesetzt und lieferten nach Entschützung und stereoselektiver Reduktion des entstehenden Silylenolethers die gewünschten beta-Anomere. Deren absolute Konfiguration wurde mittels Röntgenkristallstrukturanalyse eines entschützten Derivats bestätigt. Nach Einführen des Ethinylsubstituenten mittels Sonogashira-Reaktion wurde im Falle der Benzyl-geschützten Variante nach Abspalten der Schutzgruppe und DMT-Schützung der 5'-Position der freie Pyridonbaustein für DNA-Synthesen und Einbau mittels "Strangphosphitylierungsmethode" erhalten. Bei dieser Methode wird das Oligonucleotid zum Einbau des E-Bausteins auf fester Phase phosphityliert und anschließend das C-Nucleosid über die freie 3'-Hydroxygruppe gekoppelt. Der Phosphitamidbaustein wurde nach der DMT-Schützung der 5'-Position und Phosphitylierung der 3'-Position erhalten. Er konnte in einem DNA-Syntheseautomaten für die vollautomatische DNA-Synthese genutzt werden. Die Bausteine konnten in verschiedene DNA-Stränge eingebaut werden und deren Hybridisierungseigenschaften untersucht werden. Dabei zeigten perfekt gepaarte den E-Baustein enthaltende Duplexe im Vergleich zum jeweiligen Duplex mit T an der gleichen Position ein pro E um 2.6 - 5.8 °C erhöhten Schmelzpunkt. Das E:A Basenpaar ähnelt damit bezüglich der Stabilität dem drei Wasserstoffbrücken ausbildenden C:G Basenpaar, welches in den identischen Sequenzen eine Erhöhung des Duplexschmelzpunkts von 2.8 - 7.6 °C induziert. Zudem zeigte sich, dass das Ethinylpyridon E in jedem Fehlpaarungs-Fall bei dem im Duplex ein C, G oder T dem E gegenüberliegt eine stärkere Duplexdestabilisierung als das natürliche Thymidin bewirkt. Somit ergibt E stabilere Basenpaare mit A als Thymidin und ist auch spezifischer als T gegenüber Fehlpaarungen.