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Hamburg, Carl von Ossietzky

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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-25706
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2005/2570/


Isolierung und Strukturaufklärung von marinen Sekundärmetaboliten aus Kaltwasserschwämmen und Korallen

Isolation and Structure Elucidation of Secondary Metabolites of boreal Sponges and Corals

Fehler, Karsten

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Meereschemie , Organomeereschemie , Strukturaufklärung , Schwamm , Schwämme , Hymedesmia paupertas , Aplysilla sulphurea , Mycale lingua , Koralle
Freie Schlagwörter (Englisch): Marine Natural Products , Isolation , Identification , structure elucidation , sponge
Basisklassifikation: 35.50
Institut: Chemie
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Francke, Wittko (Prof. Dr. Dr. h.c. mult.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 15.07.2005
Erstellungsjahr: 2005
Publikationsdatum: 08.08.2005
Kurzfassung auf Deutsch: Zusammenfassung
Die Chemie mariner Naturstoffe umfasst ein relativ unentwickeltes Forschungsfeld, das in den letzten Jahren allerdings eine Reihe interessanter Naturstoffe hervorgebracht hat. Oft zeigen diese neuen Verbindungen beträchtliche biologische Aktivität. Einige sind bereits als neue Pharmaka auf dem Markt oder befinden sich in klinischen Studien. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden boreale Schwämme und eine Korallenart im Hinblick auf ihr Inventarium an Naturstoffen untersucht. Bei den untersuchten Schwämmen handelte es sich um die zwei inkrustierenden Arten Hymedesmia paupertas und Aplysilla sulphurea sowie um Mycale lingua. Als Vertreter der Octokorallen stand Primnoa resedaeformis für das chemische Screening zur Verfügung. H. paupertas enthielt zahlreiche neue Azulenderivate. Es wurde das neue, nicht aromatische Dihydroazulenderivat 3,7-Dihydro-1,4-dimethyl-7-(1-methylethyliden)azulen (23) neben dem aus terrestrischen Pilzen bekannten Lactarazulen (24) isoliert. Daneben konnten die chlorierten Azulene 3-Chlorlactarazulen (26), 5-Acetoxymethyl-1-chlor-3,8-dimethylazulen (27) und 5-Acetoxycarbomethoxymethylen-1-chlor-3,8-dimethylazulen (28) isoliert und ihre Strukturen NMR-spektroskopisch aufgeklärt werden. Mit dieser Arbeit wurden erstmals Azulene in Poriferen identifiziert. Weiterhin wurden anhand ihrer Massenspektren und Vergleich mit den isolierten Komponenten Strukturvorschläge von weiteren zwölf Struktur verwandten Verbindungen gemacht. Darunter befanden sich auch vier bromierte Azulene. In Aplysilla sulphurea wurden eine Vielzahl mono-, di- sowie tribromierter Sekundärmetabolite isoliert und identifiziert. Die Hauptkomponente des Dichlormethanextraktes konnte mit Hilfe präparativer Gaschromatographie isoliert und deren Struktur NMR-spektroskopisch aufgeklärt werden. Dabei handelte es sich um 3,5-Dibrom-4-methoxyphenylacetonitril (82). Aus dem n-Butanolextrakt wurde die Hauptkomponente über verschiedene chromatographische Reinigungsschritte isoliert, deren elementare Zusammensetzung durch ESI- und APCI-MS-Untersuchungen bestimmt und die Struktur anhand von NMR-Untersuchungen aufgeklärt. Es handelte sich dabei um das Dibromtyrosinalkaloid Ianthellin (89). Weiterhin konnten Summenformeln von mehreren mono- und dibromierten Alkaloiden über hochaufgelöste ESI- und APCI-MS-Experimente bestimmt werden. Für diese Spurenkomponenten wurden anhand der isolierten und identifizierten Hauptkomponente Ianthellin (89) Strukturvorschläge gemacht. Dabei handelte es sich um die mit 89 strukturverwandten Verbindungen Verongamin (93), 5-Bromverongamin (116) und 5-Debromoianthellin (94). Letztere ist ein neuer Naturstoff. In Mycale lingua wurde ein Lipid nachgewiesen, dessen Struktur aufgrund gaschromatographischer Daten, des Massenspektrums und Derivatisierung als (15Z)-Docosenal (159) angesehen wurde. Diese Struktur wurde durch unabhängige Synthese verifiziert. Aus der Oktokoralle Primnoa resedaeformis wurde mittels präparativer Gaschromatographie ein Sesquiterpen-Kohlenwasserstoff isoliert. Durch NMR-Untersuchungen wurde diese Substanz als ein Bicyclo[5.3.0]decan-Grundgerüst mit bis dahin unbekanntem 2,6,8- Trisubstitutionsmuster identifiziert. Dieses neue Skelett wurde Resedaeforman genannt. In P. resedaeformis liegt das konjugiertes Dien 200 vor, bei dem es sich daher um Resedaeforma-6,11-dien handelt. Neben 200 wurden die drei Sesquiterpenalkohole 11,12-Dehydrocadinan-6-ol (201), 11,12-Dehydrocadinan-1-ol (203), 5,6,11,12-Didehydrocadinan-13-ol (204) und dessen Acetat 5,6,11,12-Didehydro-13-acetoxycadinan (205) isoliert. Die absoluten Konfigurationen dieser Verbindungen bleiben unbekannt.
Kurzfassung auf Englisch: Summary
Despite its short history, marine natural product chemistry developed rapidly and is still a challenging pool of remarkable structures. Many compounds found in marine organisms have shown to posess strong biological activity, thus being potential drug candidates in medicinal application. Scope of the present thesis is the analysis of natural products from boreal sponges Hymedesmia paupertas, Aplysilla sulphurea and Mycale lingua, as well as the coral Primnoa resedaeformis. H. paupertas produces azulene derivatives, such as lactarazulene (24), which is known from terrestrial fungi, and the new non-aromatic dihydroazulene 3,7-dihydro-1,4-dimethyl-7-(1- methylethylidene)azulene (23). In addition, the structures of three halogenated azulenes were shown to be 5-acetoxymethyl-1-chloro-3,8-dimethylazulene (27), 5-acetoxycarbomethoxymethylene-1-chloro-3,8-dimethylazulene (28) and 3-chlorolactarazulene (26). The mass spectra of trace compounds, which could not be fully characterised, allowed the suggestion of further structures, among which were four brominated azulenes. This is the first occurrence of azulenes in sponges. A. sulphurea contained several mono-, di-, and tribrominated compounds. Preparative gas chromatography allowed the isolation of the major compound present in the dichloromethane extract. It was identified as 3,5-dibromo-4-methoxyphenylactonitril (82), as could be shown by one- and two-dimensional NMR-spectra. The major compound of the n-butanol extract (89) could be purified by repeated liquid chromatography. The elemental composition was determined by ESI- and APCI-MS and its structure elucidated by NMR-spectroscopy. As a result 89 was identified as the known dibromotyrosine alkaloid ianthellin. Traces of further mono- and dibrominated alkaloids could be detected in the mass spectra of the extract. With respect to the presence of ianthellin (89) the proposed structures of these minor compounds are verongamine (93), 5-bromoverogamine (116) and the new natural product 5-debromoverogamine (94). GC-MS anaylsis of the non-polar extract of Mycale lingua indicated the presence of (15Z)-docosenal (159). The structure of this metabolite was verified by synthesis. A sesquiterpene hydrocarbon was isolated from the coral Primnoa resedaeformis by preparative gas chromatography. NMR investagtions of this compound revealed a bicyclo[5.3.0]decane-skeleton with a new substitution pattern, which was called resedaeforman. The structure of the natural product was shown to be resedaeforma-6,11-diene (200). In addition, the sesquiterpene alcohols 11,12-dehydrocadinane-6-ol (201), 11,12-dehydrocadinane-1-ol (203), 5,6,11,12-tetrahydro-13-acetoxycadinane-13-ol (204), and its acetate (205) were identified. Relative configurations of these compounds could be assigned on the basis of NMR-investigation, however, absolute configuration were not determined.

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