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Synthesis of siderophores and their biological evaluation
Lisa Christiane Jobst
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie
Betreuer*in
Thomas Böttcher
DOI
10.25365/thesis.79928
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-16370.14459.721549-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Bakterien benötigen Eisen, um ihren Stoffwechsel aufrechtzuerhalten und normale Zellfunktionen zu gewährleisten. In aeroben Umgebungen mit biologischer Relevanz ist Eisen jedoch aufgrund der Bildung von Eisen(III)-hydroxiden und anderen unlöslichen Spezies nur in geringen Mengen bioverfügbar. Bakterien lösen dieses Problem, indem sie chelatbildende Liganden produzieren, die man Siderophore nennt. Diese Verbindungen können einerseits direkt aus Mikroorganismen isoliert werden, was jedoch meist nur in geringen Mengen realisierbar ist. Andererseits ist eine chemische Synthese möglich, um größere Mengen zu erhalten. 1999 wurde erstmals Agrochelin A aus dem Meeresorganismus Agrobacterium sp. isoliert und, es weist strukturelle Ähnlichkeiten mit anderen Siderophoren wie Aerugin, Pyochelin und Yersiniabactin auf. Dies wirft die Frage auf, ob strukturelle Ähnlichkeit auch funktionelle Ähnlichkeit impliziert. Diese Masterarbeit beschreibt die Fortschritte bei der chemischen Synthese des Siderophors Agrochelin ausgehend von 2-Brom-6-methoxy-benzoesäure und D- und L-Cystein. Die Synthese folgt einer konvergenten Strategie mit zwei Hauptbausteinen, die anschließend in einer Schlüsselkupplungsreaktion kombiniert wurden. Die wichtigsten Schritte umfassten die Amidbildung zwischen 2-Methoxy-6-pentylbenzoylchlorid und S-PMB-geschütztem Cysteinmethylester, gefolgt von einer Cyclisierung zur Bildung eines Thiazolinrings. Es wird das Weinreb-Amid hergestellt, das bei Reduktion den entsprechenden Aldehyd ergibt. Der zweite Baustein wurde aus Boc-geschütztem (R)-Thiazolidin-4-carbonsäure und 2-(Trimethylsilyl)ethylisobutyrat unter Verwendung von LDA als Base synthetisiert. Es war möglich, beide Bausteine unter Verwendung geeigneter Schutzgruppenstrategien erfolgreich zu synthetisieren. Der abschließende Kupplungsschritt verlief jedoch unter den ursprünglichen Reaktionsbedingungen nicht wie erwartet. Auch unter unterschiedlichen Reaktionsbedingungen konnte das Produkt der Kombinationsreaktion nur in Spuren synthetisiert werden. Diese Reaktionsbedingungen werden vorgestellt und diskutiert.
Abstract
(Englisch)
Bacteria require iron to support their metabolism and maintain normal cellular functions. However, in biologically relevant aerobic environments, iron has very low bioavailability due to the formation of insoluble iron(III) hydroxides and other species. Bacteria address this issue by producing chelating ligands known as siderophores. These compounds can be isolated from microorganisms, but usually in small quantities, insufficient for further studies. Therefore, chemical synthesis is required to obtain larger amounts. Agrochelin A, which was first isolated from the marine organism Agrobacterium sp. in 1999, shows structural similarities to other siderophores such as aerugine, pyochelin, and yersiniabactin. This raises the question of whether structural resemblance also implies functional similarity. This master’s thesis describes the progress towards the chemical synthesis of the siderophore agrochelin, starting from 2-bromo-6-methoxy-benzoic acid and D- and L-cysteine. The synthesis follows a convergent strategy involving two main building blocks that were subsequently combined in a key coupling reaction. The essential steps included the amide formation between 2-methoxy-6-pentylbenzoyl chloride and S-PMB-protected cysteine methyl ester, followed by cyclization to form a thiazoline ring. The Weinreb amide is formed, which, upon reduction, yields the corresponding aldehyde. The second building block was synthesized from Boc-protected (R)-thiazolidine-4-carboxylic acid and 2-(trimethylsilyl)ethyl isobutyrate, using LDA as base. While the synthesis of both building blocks was successful, the final coupling step did not proceed as expected under the initial reaction conditions. This unexpected outcome led to a detailed exploration and discussion of various conditions under which this key reaction was attempted. Unfortunately, only traces of the target molecule could be detected by HRMS.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Siderophore Synthese Agrochelin
Autor*innen
Lisa Christiane Jobst
Haupttitel (Englisch)
Synthesis of siderophores and their biological evaluation
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
II, 89 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Böttcher
Klassifikation
35 Chemie > 35.52 Präparative Organische Chemie
AC Nummer
AC17735583
Utheses ID
78527
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |