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Synthesis of potentially bioactive compounds and tools for biological studies
Federica Cappa
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Betreuer*in
Walther Schmid
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.31337
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30221.82140.919266-6
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Abstracts

Abstract
(Deutsch)
NMR-Spektroskopie gehört zu einer der vielseitigsten Methoden um Strukturen und strukturelle Parameter organischer und bioorganischer Stoffe zu untersuchen. In Kombination mit Labeling-Methoden ist sie eine äußerst geeignete Technik um NMR-Spektren von Makromolekülen zu vereinfachen. NMR-Spektroskopie wird unter anderem zur Untersuchung von Proteinen, sowie deren Falteigenschaften und chemischen und biochemischen Reaktionen benutzt. Proteine haben typischerweise eine hohe Molekülmasse sowie eine hohe Anzahl an Spin-Systemen, die für schwer interpretierbare NMR Spektren verantwortlich sind, weshalb es notwendig ist 13C- und 15N- Isotope in das Molekül zu integrieren um die jeweiligen Spektren zu vereinfachen. Die Entwicklung einer neuen synthetischen Route, ausgehend von wirtschaftlich tragbaren und einfach zugänglichen Ausgangsprodukten, hin zu 13C Isotopen-markiertem Phenylalanin, ist der Hauptfokus dieser Arbeit. Zur Markierung wurden [13C]-Essigsäure, [13C]-Formaldehyd, [13C]-Allylalkohol und [13C]-Glycine verwendet. Die Synthesestrategie muss den regioselektiven Einbau von markierten Isotopen erlauben und so möglicherweise die Durchführung völlig neuer NMR-Experimente erlauben. Schlüsselschritte der Strategie sind vor allem die Ringschluß-Metatheses sowie eine Indium-unterstützte Allylierungsmethode. Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit Kohlenhydratchemie, im speziellen mit Desoxyzuckern, Bestandteile vieler Naturprodukte. Desoxyzucker können unter anderem in Pflanzen, Pilzen und Bakterien gefunden werden und sind Bestandteil einer breiten Anzahl von biologischen Prozessen. Besondere Beachtung wird 3-Desoxyzucker und einer vielseitigen und flexiblen Synthesestrategie für die Vorbereitung dieses Zuckers, ausgehend von D-Glyceraldehyd, zuteil. Diese Zucker sind ein Hauptbestandteil der Lipopolysaccharide in Gram-negativen Bakterien und sind ebenfalls in die Biosynthese aromatischer Aminosäuren in Bakterien und Pflanzen involviert. Die Möglichkeit diese Synthese in einem präparativen Ausmaß durchzuführen, erlaubt es möglicherweise die Forschung in diesem Bereich zu vertiefen und zu intensivieren, sowie das Verständnis der Glycobiologie im Bereich neuer Medikamente zu erweitern.
Abstract
(Englisch)
NMR spectroscopy is one of the most versatile tools for studying structural parameters of organic and bioorganic compounds. It became a highly suitable method to achieve spectra simplification of macromolecules in combination with isotope labeling techniques. This technique is used to study protein structures, folding properties and mechanisms of chemical and biochemical reactions. Proteins typically feature a high molecular mass showing a high number of spin systems, being responsible for increasingly difficult to interpret NMR spectra, which is why it is essential to introduce 13C- and 15N- isotopes to obtain reasonable signal intensities. The development of a new synthetic route towards 13C-isotope labeled Phenylalanine or precursors thereof, starting from inexpensive and easily accessible labeled starting materials, is the main purpose of this work. Label sources such as [13C]-acetic acid, [13C]-formaldehyde, [13C]-allyl alcohol and [13C]-glycine will be used. The synthetic pathway will be carried out in a way where the position-selective incorporation of labeled isotopes can be performed. This important feature of the synthesis may open access towards newly designed NMR-experiments. Key steps for the tested route are ring closing metatheses as well as indium mediated reactions. The second part of this work focuses on the field of sugar chemistry, in particular on the family of deoxy sugars, components of many natural products, found in different plants, fungi and bacteria. Deoxy sugars also participate in a wide range of biological processes. Special focus is given to 3-deoxy sugars and the research of a versatile and flexible synthetic route for their preparation starting from the easily accessible D-glyceraldehyde. These sugars are found on Gram-negative bacteria where they are a key component of the lipopolysaccharides, or where they can take place in the biosynthesis of aromatic amino acids in bacteria and plants. Being able to perform this synthesis on a preparative scale may potentially increase the specificity and biological activity of these carbohydrates and deepen the understanding of glycobiology in the research of new medicines.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
NMR spectroscopy deoxy sugar phenylalanine labeling ring-closing metatheses aromatic amino acids epoxidation allylation method
Schlagwörter
(Deutsch)
Kernspinresonanzspektroskopie Desoxyzucker Labeling Ringschluss-Metatheses aromatische Aminosäure Epoxidierung Allylierungsmethode
Autor*innen
Federica Cappa
Haupttitel (Englisch)
Synthesis of potentially bioactive compounds and tools for biological studies
Paralleltitel (Deutsch)
Synthese potentiell bioaktiver Stoffe und Tools zur biologischen Untersuchung
Publikationsjahr
2014
Umfangsangabe
167 S. : graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Tanja Wrodnigg ,
Annette Rompel
Klassifikation
35 Chemie > 35.50 Organische Chemie: Allgemeines
AC Nummer
AC11984728
Utheses ID
27862
Studienkennzahl
UA | 791 | 419 | |
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