Synthese neuer Inhibitoren

für Multidrug-Resistance ABC-Transporter

Inaugural-Dissertation

Zur Erlangung des Doktorgrades der

Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät

der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

vorgelegt von

Torsten Dittrich

aus Tönisvorst

Düsseldorf, April 2010

Aus dem Institut für Organische und Makromolekulare Chemie,

Abteilung für stereoselektive Synthesen

der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Gedruckt mit der Genehmigung der

Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der

Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Referent: Prof. Dr. M. Braun

Koreferent: Prof. Dr. T. J. J. Müller

Tag der mündlichen Prüfung: 19. Mai 2010

Die vorliegende Arbeit wurde von Mai 2007 bis April 2010 am Institut für Organische und

Makromolekulare Chemie I der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf unter der Leitung von Prof. Dr.

M. Braun angefertigt.

Die Forschung wurde im Rahmen des Projekts „Az 1/82 605; Conformational dynamics of multidrug

resistance ABC-transporter LmrA modulated by substrates and inhibitors“ von der Volkswagenstiftung

gefördert. In dieser Arbeit wurde das Teilprojekts „Synthesis of potential LmrA inhibitors“ bearbeitet.

Ich versichere, dass die vorliegende Dissertation eigenständig von mir verfasst wurde, und dass ich

alle verwendeten Quellen und Hilfsmittel genau angegeben habe. Alles, was ich aus anderen Arbeiten

in veränderter oder unveränderter Form übernommen habe, wurde als solches kenntlich gemacht.

Die Dissertation wurde in der vorgelegten oder in ähnlicher Form noch bei keiner anderen Institution

eingereicht.

Ich habe bisher keine erfolglosen Promotionsversuche unternommen.

Düsseldorf, April 2010

Torsten Dittrich

Mein besonderer Dank gilt meinem Doktorvater Herrn Professor Dr. Manfred

Braun für das mir entgegenbrachte Vertrauen, für die Vergabe dieses

interessanten Themas, ständige Diskussionsbereitschaft sowie viel

Bewegungsfreiraum und Verständnis.

für

Claudia

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�Es kommt nicht darauf an, mit dem Kopf durch die Wand zu

rennen, sondern mit den Augen die Tür zu finden���

Werner von Siemens

Abkürzungsverzeichnis I

Abkürzungsverzeichnis

DC Dünnschichtchromatogramm 13C-NMR Carbon Nuclear Magnetic Resonanz 1H-NMR Hydrogen Magnetic Resonanz nJ Kopplung über n (n=1-4) Bindung

cm-1 Wellenzahl

d Dublett

dd doppeltes Dublett

ddd doppeltes Dublett von Dubletts

dq doppeltes Quartett

EI Elektronische Ionisation

ESI Elektronenspray Ionisation

GC Gaschromatographie

HR-MS High Resolution Mass Spectrum

IR Infrarot

konz. konzentriert

LC Liquidchromatographie

m Multiplett

M Molar

m/z Masse-Ladung-Verhältnis

MHz Megahertz

ATP Adenosintriphosphat

PEG Polyethylenglygol

Pgp P-Glycoprotein

q Quartett

quin. Quintett

s Singulett

sex. Sextett

t Triplett

tt Triplett von Triplett

tert. tertiär

Inhaltsverzeichnis II

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

1.1 Historische Betrachtung der Chemotherapie....................................................1

1.2 Multidrug-Resistance........................................................................................3

1.3 LmrA.................................................................................................................5

1.4 Bestehende Medikamente................................................................................5

1.5 Proteinstruktur von LmrA..................................................................................6

1.6 Der Weg von der Idee zum Medikament ..........................................................8

2. Hauptteil

2.1 Ziel der Arbeit .................................................................................................10

2.2 Zosuquidar .....................................................................................................10

2.3 Testsysteme zur Messung der Wirkstoffe.......................................................14

2.3.1 Fluoreszenz.......................................................................................... 14

2.3.1.1 Phänomen der Fluoreszenz ......................................................14

2.3.1.2 Chromophore ............................................................................15

2.3.2 Messungen an LmrA .............................................................................15

2.3.3 Messung an Pdr5 ..................................................................................16

2.3.3.1 Was ist Pdr5..............................................................................16

2.3.3.2 Testsystem zur Messung an Pdr5.............................................16

2.4 Alternative Syntheseroute zur Synthese der

Cumarinylaminosäure 2..................................................................................19

2.5 Herstellung von 5-Hydroxychinolin (26)..........................................................20

2.5.1 Synthese von 5-Nitrochinolin (22)..........................................................20

2.5.2 Synthese von 5-Aminochinolin (24) .......................................................21

2.5.3 Synthese von Chinolin-5-sulfonsäure (25).............................................21

2.5.4 Synthese von 5-Hydroxychinolin (26)....................................................21

2.6 Herstellung von 5-[(2R)-Orixanylmethoxy]chinolin (33) ..................................23

2.6.1 Synthese von (R)-Glycidylnosylat (30) ..................................................23

2.6.2 Synthese von 5-[(2R)-Oxiranylmethoxy]chinolin (33) ............................24

Inhaltsverzeichnis III

2.7 Synthese von (2R)-anti-1-[4-(10.11-difluoromethano-10.11-dihydro- 5H-

dibenzo[a,d]cyclohepten-5-yl)-piperazin-1-yl]-3-chinolin-

5-yloxy)-propan-2-ol (Zosuquidar) (1) ............................................................25

2.8 Synthese der Piperazinverbindungen 40-42...................................................26

2.9 Herstellung der Acetale ..................................................................................27

2.9.1 Synthese der nicht-aromatischen Acetale .............................................27

2.9.2 Herstellung der aromatischen Acetale 68-73.........................................29

2.9.2.1 Synthese von 1,8-Dihydroxynaphthalin (75)..............................30

2.9.2.2 Synthese von 4,5-Diphenyl-1,2-dihydroxybenzol (76) ...............30

2.9.2.3 Synthese von 3,6-Diphenyl-1,2-dihydroxyphenol (77)...............31

2.9.3 Synthese eines Thioacetals...................................................................34

2.10 Synthese weiterer Amine zur Kopplung....................................................... 34

2.10.1 Synthese der Diarylpiperidin-4-amine................................................. 35

2.10.1.1 Synthese der 1-tert.-Butyloxycarbonyl-

4-(arylamino)piperidine 104-106..............................................35

2.10.1.2 Synthese der 1-tert.-Butyloxycarbonyl-

4-(diarylamino)piperidine 114-116 ..........................................35

2.10.2 Herstellung der Diarylmethyliden- und Diarylmethylpiperidine.............36

2.10.2.1 Synthese von 4-Ethylpiperidin-1,4-dicarboxyl-

tert.-butylester (119) ...............................................................36

2.10.2.2 Synthese der Diarlymethylidenpiperidine 123-125 ..................37

2.10.2.3 Synthese der Diarlymethylpiperidine 126-128 .........................38

2.11 Kupplung zu den Wirkstoffen ..........................................................................39

2.12 Synthese der Aminosäure S-(7-Hydroxycumarin-4-yl)ethlyglycin (2)..............41

2.12.1 Synthese nach Schultz[16] ....................................................................41

2.12.1.1 Synthese von (2S)-2-Benzyloxycarbonylamino-5-oxo-

heptandionsäure-1-benzylester-7-ethylester (158) .................41

2.12.1.2 Synthese von S-(7-hydroxycumarin-4-yl)-

ethlyglycin (2) ..........................................................................41

2.13 Alternative Syntheseroute zur Synthese der Aminosäure 2............................. 42

2.13.1 Synthese von 2-(7-Hydroxy-2-oxo-2H-chroman-4-yl)-

essigsäure (165) ..................................................................................42

2.13.2 Synthese des Alkohols 166...................