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Synthese und Einfluss von fluorierten Indolen-, 7-N Purin ...Röntgenbeugungs-Untersuchungen an...

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294
Synthese und Einfluss von fluorierten Indolen-, 7-N- Purin und 9-N-Deazapurin-Nukleosiden auf die RNA Stabilität Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Naturwissenschaften vorgelegt dem Fachbereich Chemische und Pharmazeutische Wissenschaften der Johann Wolfgang Goethe-Universität in Frankfurt am Main von Jelena Božilović aus Niš, Serbien Frankfurt am Main März 2008 (D F 1)
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Page 1: Synthese und Einfluss von fluorierten Indolen-, 7-N Purin ...Röntgenbeugungs-Untersuchungen an DNA-Fasern ließen eindeutig auf eine Helixstruktur schließen. Diese sollte aus zwei

Synthese und Einfluss von fluorierten Indolen- 7-N-Purin und 9-N-Deazapurin-Nukleosiden auf die RNA

Stabilitaumlt

Dissertation

zur Erlangung des Doktorgrades

der Naturwissenschaften

vorgelegt dem Fachbereich

Chemische und Pharmazeutische Wissenschaften

der Johann Wolfgang Goethe-Universitaumlt

in Frankfurt am Main

von

Jelena Božilović

aus

Niš Serbien

Frankfurt am Main

Maumlrz 2008

(D F 1)

Die Endlosigkeit des wissenschaftlichen

Ringens sorgt unablaumlssig dafuumlr dass dem

forschenden Menschengeist seine beiden

edelsten Antriebe erhalten bleiben und immer

wieder von neuem angefacht werden Die

Begeisterung und die Ehrfurcht

Max Planck

Die vorliegende Arbeit wurde am Institut fuumlr Organische Chemie der Johann Wolfgang

Goethe-Universitaumlt in Frankfurt am Main unter Leitung von Herrn Prof Dr J W Engels

in der Zeit von Januar 2004 bis November 2007 angefertigt

Herrn Prof Dr J W Engels danke ich fuumlr die Aufnahme in seinen Arbeitskreis die

interessante Themenstellung die sehr guten experimentellen Bedingungen und die

gewaumlhrte akademische Freiheit Durch seine Kenntnisse und Erfahrungen sowie die

stetige Bereitschaft zu anregenden Diskussionen hat er Einfluszlig auf diese Arbeit

genommen

Weiterhin danke ich allen die direkt oder indirekt zur Durchfuumlhrung dieser Arbeit

beigetragen haben Besonders danken moumlchte ich

Meinen Kollegen Dr Aleksandra Živković Dalibor Odadzić Nadja Nikolaus Dr

Astrid Kloumlpffer Alma Sokočević Gerda Wittel Jens Haas usw fuumlr die sehr gute

Zusammenarbeit und die Hilfs- und Diskussionsbereitschaft

Dr Aleksandra Živković fuumlr ihre Hilfs- und Diskussionsbereitschaft ihre vielen

praktischen Tips und fuumlr die kritische Durchsicht des Manuskripts

Dalibor Odadzić und Nadja Nikolaus fuumlr Hilfs- und Diskussionsbereitschaft und fuumlr

die kritische Durchsicht des Manuskripts

Dr Zimmermann seinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern fuumlr die Messung

zahlreicher NMR-Spektren

Dr Jan W Bats fuumlr die Durchfuumlhrung der Roumlntgenstrukturanalysen und Auswertung

der kristallographischen Daten

Dr G Duumlrner und seinen Mitarbeiterinnen fuumlr die praumlparativen HPLC-Trennungen

der TBDMS-geschuumltzten Nukleoside

Hannelore Brill und Ilona Priess fuumlr die Messung der Massenspektren

Marianne Christof fuumlr die Durchfuumlhrung der Elementaranalysen

Gerda Wittel fuumlr die Bestellung von Literatur

Alle nicht namentlich genannten Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Arbeitskreises

fuumlr die angenehme Arbeitsatmosphaumlre

Mein Dank gilt ferner

Dem SFB fuumlr die finanzielle Unterstuumltzung

Ihaltsverzeichnis

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 1 11 Grundlagen der Nukleinsaumlurechemie 2 12 Aufbau von Nukleinsaumluren 4 13 RNA-Strukturen 8 14 Duplex stabilisierende Wechselwirkungen 9

141 Wasserstoffbruumlcken 9 142 Basenstapelungswechselwirkungen 10 143 Solvatation und Salzeffekte 11

15 Therapeutische Oligonukleotide 13 151 Regulation der Genexpression 14

16 Universelle Basen 17 2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 19

21 Fluormodifikationen am Zucker 20 211 C2acute-Fluornukleoside 20 212 C3acute-Fluornukleoside 22 213 C4acute-Fluornukleoside 22 214 C5acute-Fluornukleoside 23

22 Fluormodifikationen an der Phosphatgruppe 23 23 Fluormodifikationen an der Nukleobase 25

231 Fluormodifizierte Pyrimidine 25 232 Fluormodifizierte Purine 26

24 Fluormodifikationen an RNA-Oligonukleotiden 27 3 Aufgabenstellung 29 4 Chemische Synthesen 31

41 Darstellung ausgewaumlhlter artifizieller Basen 33 411 Darstellung der Fluorindole 33 412 Darstellung von 9-N-Deazapurin 34

42 Glycosylierung Reaktionen 35 421 Darstellung von 35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid 37

43 Synthese der RNA-Bausteine 44 431 Dimethoxytritylierung der 5acute OH-Funktion 44 432 Die TBDMS-Schutzgruppe 45 433 Phosphitylierung 46

44 Syntheseuumlbersicht 49 45 Abasischer Baustein 53

5 Kristallstrukturanalysen 55 51 Bragg-Gleichung 55 52 Kristallstrukturanalysen der Nukleosidanaloga 57

6 Oligonukleotide 62 61 Synthese von Oligonukleotiden 62 62 Die Phosphoramidit-Methode 62 63 Synthetisierte Oligonukleotide 65 64 Aufreinigung von Oligonukleotiden 66 65 Charakterisierung von Oligonukleotiden 70

66 Verteilungskoeffizienten 72 7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 73

71 UV-spektroskopische Untersuchungen 73 72 Auswertung der UV-Schmelzkurven 76

721 Bestimmung des Schmelzpunktes 76 722 Bestimmung der thermodynamischen Daten 79

73 Ergebnisse der UV-Schmelzkurven 81 731 Fluorierte Indole 84 732 46-Difluorbenzimidazol- 46-Difluorindol- 7-N-Purin und 9-Deazapurin-Nukleoside 89

74 Enthalpie ndash Entropie Kompensation 94 75 CD-spektroskopische Untersuchungen 97

8 PMF Berechnungen 100 81 Methoden 100 82 Ergebnisse und Diskussion 102 83 Vorhersage 104 84 Schlussfolgerung 106

9 Zusammenfassung amp Ausblick 107 10 Experimenteller Teil 113

101 Allgemeines 113 1011 Chromatographie 113 1012 Spektroskopie 115 1013 Massenspektrometrie 115 1014 Elementaranalyse 116 1015 Verwendete Chemikalien 116 1016 Eingesetzte Pufferloumlsungen 120

102 Liste der synthetisierten Verbindungen 122 103 Darstellung und Eigenschaften der Einzelverbindungen 129 104 Synthesen und Aufreinigung der Oligonukleotides 242

1041 Eingesetzte Loumlsungen 242 1042 Synthese der Oligonukleotiden 243

105 Aufreinigung und Analytik der Oligonukleotide 243 1051 Aufreinigung durch Hochdruchfluumlssigkeitschromatographie 243 1052 Quantifizierung der Menge an Oligonukleotid 244 1053 Bestimmung der Extinktionskoeffizienten von Oligonukleotiden 244

106 Aufnahme der UV-Schmelzkurven 246 107 CD-Spektroskopie der Oligonukleotide 247 108 Bestimmung der Verteilungskoeffizienten 248

11 Literaturverzeichnis 249 12 Anhang 259

Teil A Kristallstrukturen 260 A1 Fluorierte Indolribonukleoside 260 A2 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose 260

Teil B Ausgewaumlhlte Spektren 268 B1 1H-NMR Spektrum von 3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30 269 B2 1H-NMR Spektrum von 3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31 270 B3 1H-NMR Spektrum von6-Chloro-9-deaza-purin 32 271

B4 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol 38 272 B5 1HMBC-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 48 273 B6 1H-NMR Spektrum von 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109 274 B7 COSY-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose 49 275 B8 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol 38 276

Teil C Abkuumlrzungsverzeichnis 277

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 1

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie

Die Nukleinsaumluren sind die zentralen Molekuumlle des Lebens Sie spielen in allen

Bereichen der lebendigen Welt eine nicht zu unterschaumltzende Rolle Man muss bei

Nukleinsaumluren zwischen der 2acute-Desoxyribonukleinsaumlure (DNA) und der

Ribonukleinsaumlure (RNA) unterscheiden Waumlhrend die DNA der Traumlger der genetischen

Information in fast allen Bereichen der Tier- und Pflanzenwelt ist ist die RNA

hauptsaumlchlich fuumlr die Umsetzung der Information der DNA in Proteine verantwortlich

Das Finden der DNA-Doppelhelix-Struktur durch James D Watson und H C Crick ist

ein Meilenstein fuumlr die Entwicklungen in der Molekularbiologie und der

Nukleinsaumlurechemie der letzten Jahrzehnte So wurde das tiefgreifende Verstaumlndnis

molekularer Vorgaumlnge wie zB der Replikation der Evolution und der Diversitaumlt von

Spezies ermoumlglicht Schlieszliglich fuumlhrten diese Entwicklungen zu einem der groumlszligten

Projekte der Menschheit zur Sequenzierung des 33 Milliarden Basen umfassenden

humanen Genoms im Rahmen des HUGO-Projektes (Human Genome Project Venter

et al 2001 Lander et al 2001) Die Weiterentwicklung medizinischer Anwendungen

wie zB der Gentherapie Fortschritte bei molekularbiologischen Technologien wie zB

das Klonen und nicht zuletzt die Entdeckung der RNA-Interferenz welche das gezielte

Ausschalten beliebiger Gene ermoumlglicht sind weitere eindrucksvolle Beispiele der

modernen Life Sciences

Die Ausweitung der Forschung von DNA - dem Traumlger der genetischen Information - auf

die Ribonukleinsaumlure (RNA) fuumlhrte dazu dass der RNA heute eine zentrale Rolle in der

Molekularbiologie der Zelle zugeschrieben wird Zuvor wurde RNA lediglich eine

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 2

Vermittlerrolle zwischen DNA und Protein zugesprochen (Vom Boten zum Boss V

Bredow 2003) Aufgrund neuer Erkenntnisse uumlber die Mechanismen Strukturen und

Funktionen von RNA entwickelte sich das Gebiet der funktionellen Genetik (Functional

Genomics) Dies eroumlffnet die Moumlglichkeit mit Hilfe von synthetischen Oligonukleotiden

die Genexpression zu regulieren und zu studieren Nicht zuletzt aufgrund der

Weiterentwicklung des Konzeptes der RNA-Interferenz zur therapeutischen Anwendung

wurde die RNA im Jahre 2002 vom Science-Magazin zum Molekuumll des Jahres gekuumlrt

(Breakthrough of the Year Couzin 2002) eine Auszeichnung welche die wichtige und

zentrale Rolle der RNA-Chemie in diesem Jahrzehnt verdeutlicht Die Bedeutung der

RNA spiegelt sich am besten mit den zwei Nobelpreisen im Jahr 2006 fuumlr die

Entdeckungen im Bereich der RNA Der Preis in Chemie bekam als alleiniger

Preistraumlger Roger Kornberg fuumlr seine Forshung das Enzym RNA-Polymerase und

Aufklaumlrung dass es die Synthese von RNA katalysiert Fuumlr die Entdeckung der RNA-

Interferenz dem Stilllegen von Genen durch doppelstraumlngige RNA wurde der Nobelpreis

an Craig Mello und Andrew Fire fuumlr Medizin oder Physiologie verliehen

11 Grundlagen der Nukleinsaumlurechemie

Die 2acute-Desoxyribonukleinsaumlure (DNA) wurde schon fruumlh als Traumlger der genetischen

Information identifiziert (Avery 1944) Zu Beginn der 50er Jahre des 20 Jahrhunderts

begann man verstaumlrkt mit der Strukturanalyse dieses Biopolymers Die Feststellung

Erwin Chargaffs dass sich die Mengen an Adenin und Thymin sowie die Mengen an

Guanin und Cytosin in DNA-Straumlngen jeweils entsprechen (Chargaff 1951aampb) lieferte

erste Hinweise darauf dass DNA-Molekuumlle als Dimere vorliegen Alexander Todd

identifizierte die internukleosidischen Bindungen als 3acute-5acute-Phosphordiester-Bruumlcken

(Brown amp Todd 1952) Die von M Wilkins und Rosalind Franklin durchgefuumlhrten

Roumlntgenbeugungs-Untersuchungen an DNA-Fasern lieszligen eindeutig auf eine

Helixstruktur schlieszligen Diese sollte aus zwei antiparallel ausgerichteten DNA-Straumlngen

bestehen (Wilkins 1952 Wilkins 1953aampb Franklin 1953) Zuvor war es R Franklin

bereits gelungen zwischen kristalliner A- und B-Form der DNA zu unterscheiden (Olby

2003)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 3

Unter Beruumlcksichtigung von Chargaffs Regel und den Erkenntnissen von Todd Wilkins

und Franklin postulierten James Watson und der erst kuumlrzlich verstorbene Francis Crick

im Jahre 1953 die korrekte Doppelhelix-Struktur der DNA (Watson amp Crick 1953aampb)

Sie widerlegten damit Raummodelle aus drei umeinander geschlungenen Straumlngen die

zuvor von Pauling und Corey vorgeschlagen wurden (Pauling amp Corey 1953aampb) Die

postulierte Doppelhelix nach Watson amp Crick besteht aus zwei zueinander

komplementaumlren antiparallelen DNA-Straumlngen die sich rechtsgaumlngig um eine

gemeinsame Achse winden (Abbildung 11a) Die 2acute-Desoxyribose und das

polyanionische Phosphordiester-Ruumlckgrat zeigen dabei nach auszligen waumlhrend die

Nukleobasen zueinander in die Helixmitte gerichtet sind Dabei stehen sich immer

Adenin und Thymin gegenuumlber und bilden durch zwei Wasserstoffbruumlckenbindungen ein

Basenpaar Das zweite sogenannte Watson-Crick-Basenpaar bilden Guanin und

Cytosin durch die Ausbildung von drei Wasserstoffbruumlcken (Abbildung 11b) Ein GmiddotC-

Basenpaar traumlgt somit mehr zur Stabilitaumlt einer Doppelhelix bei als ein AmiddotT-Basenpaar

N

N

N

N

O

N

N

N

O

H

H

RH

N

H

H

R

G-C Basenpaar

N

N

N

N

N

R

H

H

N

N

O

O

R

H

A-U Basenpaar

a) b)

Abbildung 11 a) schematische Darstellung der DNA-Doppelhelix b) die Watson-Crick-Basenpaare R=Ribose (RNA) 2acuteDesoxyribose (DNA) In der DNA ist Uracil durch Thymin (5-Methyluracil) ersetzt

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 4

Grundvoraussetzung dafuumlr ist dass die Nukleobasen in der Amino-Keto-

Tautomerenform vorliegen damit die Donor-Akzeptormuster kompatibel sind Die

Nukleobasen stehen dabei senkrecht zur Ebene des Furanoserings Unter Einbeziehung

allgemeiner chemischer (Struktur-) Daten gaben Watson amp Crick als Helixradius dh als

Abstand zwischen dem Phosphoratom und der Helixachse 10 Aring an (Watson amp Crick

1953a)

Die Moumlglichkeit dass auch Ribonukeinsaumluren helicale Strukturen ausbilden koumlnnten

wurde von Watson und Crick ausgeschlossen (Watson amp Crick 1953a) Sie vermuteten

dass die Ribose mit der ndash im Vergleich zur DNA zusaumltzlichen 2acute-Hydroxygruppe ndash

sterisch zu anspruchsvoll sei

Bereits in diesem legendaumlren Nature-Artikel wird erwaumlhnt dass die

sequenzspezifische Hybridisierung von DNA-Straumlngen einen Kopiermechanismus fuumlr die

genetische Information darstellen koumlnnte Die Untersuchungen zum Fluss der

genetischen Information vom Gen zum Protein wurden erstmals 1958 von F Crick

veroumlffentlicht (Crick 1958)

Spaumlter wurde dieses grundlegende Prinzip als zentrales Dogma der Molekularbiologie

bekannt Die beschriebenen wegweisenden Arbeiten auf dem Gebiet der DNA-

Strukturanalyse wurden 1962 mit dem Nobelpreis fuumlr Medizin an James Watson Francis

Crick und Maurice Wilkins honoriert

12 Aufbau von Nukleinsaumluren

Doppelhelix-Konfofmationel koumlnnen in drei unterschiedliche Formen ausgebildet

werden A- B- und Z-Form Konformationstypen A- und B-Form bilden die

rechtsgaumlngige Helix aus waumlhrend die Z-Form linksgaumlngig (Saenger 1984)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 5

Die DNA-Doppelhelix bildet meistens eine B-Form mit einer breiten bdquogroszligen Furcheldquo

(bdquomajor groove) und einer engen und tiefen bdquokleinen Furcheldquo aus Sie wird durch

Hydratation stabilisiert in den Furchten wird eine hochgeordnete Anlagerung von

Wassermolekuumllen beobachtet Die Konformationsaumlnderungen sind moumlglich und

reversibel Die A-Form-Helix kann durch Dehydratisierung entstehen A-Form-Helix ist

bevorzugt von RNA-RNA-Doppelstraumlngen ausgebildet RNADNA-Hybride wie sie in

PromoterTemplat-Regionen als Erkennungssequenz fuumlr bestimmte Enzyme (zB

Reverse Transkriptase) vorkommen liegen ebenfalls in der A-Form vor Diese wird

durch den breiten Helixdurchmesser von 26 nm und der starken Neigung ihrer

Nukleobasen zur Helixachse charakterisiert (Stryer 1991)

A-Form B-Form Z-Form

helicaler Drehsinn rechtsgaumlngig rechtsgaumlngig linksgaumlngig

Helixdurchmesser 26 nm 2 nm 18 nm

Basenpaare pro helicaler Windung

11 10 12

Helicaler Anstieg pro Basenpaar

026 nm 034 nm 037 nm

Konformation der glycosid Bindung

anti anti anti (Pyrimidine)

syn (Purine)

Ganghoumlhe (AnstiegWindung)

28 nm 34 nm 45 nm

Basenneigung zur Helixachse

20deg 6deg 7deg

groszlige Furche eng tief breit tief flach

kleine Furche breit flach eng tief eng tief

Ribose-

Konformation C3acute-endo C2acute-endo

C2acute-endo (Pyrimidine) C3acute-

endo (Purine)

Tabelle 1 Strukturelle Eigenschaften von idealen A- B- und Z-Form-Helix (Voet 1994)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 6

Im Gegensatz zu A- und B-DNA ist die Z-DNA linksgaumlngig Die schlanke Helixform (Z-

Form) bewirkt eine erhoumlhte elektrostatische Abstoszligung der Polynukleotidstraumlnge

welche durch hohe Salzkonzentration reduziert wird (Wang 1979 Gessner 1989) Zum

besseren Vergleich der Unterschiede der einzelnen DNA-Typen sind die

charakteristischen Daten von A- B- und Z-DNA nochmals in Tabelle 1

zusammengefasst

Die heterocyclischen Nukleobasen der natuumlrlichen Nukleotide weisen ein planares

Purin-Grundgeruumlst (bei A und G) bzw ein Pyrimidin-Grundgeruumlst (bei C und TU) auf

Diese sind jeweils szlig-N-glycosidisch mit dem C1acute-Kohlenstoff des Zuckers verknuumlpft

(Abbildung 12)

1acute

2acute3acute

4acute

3acute-Ende

O

5acute

Guanin

Cytosin

O

O

N

N

NH2

O

O

P

O

O O

O

P

O

O O

_

_

Adenin

Thymin

5acute-Ende

5

6

4

23

1

98

7 6

5

4

3

2

1

N

NN

N NH2

H

O

N

N

O

O

H

O

P

O

O O

O_

O ON

NN

N

NH2

Abbildung 12 Schematischer Aufbau einer DNA mit Nummerierung der Nukleobasen

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 7

Zeigt die Watson-Crick Bindungsseite der Nukleobase von der Ribose weg so spricht

man von einer anti-Konformation der glycosidischen Bindung Diese wird aufgrund von

sterischen Effekten bevorzugt eingenommen In der syn-Konformation ist der Hauptteil

der Nukleobase dem Zucker zugewandt Die Ebene der Nukleobasen steht dabei

nahezu senkrecht zur Ebene der (2acute-Desoxy-) Ribose Die nukleosidische

Zuckerkonformation (sugar puckering) unterscheidet sich je nach Helixform Der nicht

planere Ribofuranosering kann dabei zwei verschiedene Hauptkonformationen

einnehmen die E- (envelope) und die T-Konformation (twist) Bei der E-Konformation

liegen vier Atome des Furanoserings in einer Ebene und das fuumlnfte Atom steht um ca

05 Aring nach oben oder unten aus der Ebene heraus Steht das Atom in Richtung C5acute und

Nukleobase aus der Ebene spricht man von einer endo-Konformation die

gegensaumltzliche Orientierung wird mit exo bezeichnet In Doppelhelices liegen die Zucker

in einer C2acute-endo (DNA) und C3acute-endo (RNA)-Konformation vor Die twist-Konformation

entsteht wenn nur drei Atome des Furanoserings in einer Ebene liegen und je eines der

anderen Atome uumlber bzw unter der Ebene liegt (Abbildung 13)

( 2E )

O

NC5acute

1acute

2acute

4acute 3acute

C2acute endo

3

2T( )

twist (C2acute exo C3acute endo)

O

NC5acute 3acute

2acute

1acute4acute

( 3E )

O

N3acute

2acute4acute 1acute

C5acute

C3acute endo

Abbildung 13 Drei moumlgliche Konformationen des Furanoserings

Statt des fuumlnfgliedrigen Furanoseringes koumlnnen in synthetischen DNA-Straumlngen auch

Hexopyranose-Analoga eingebaut werden Untersuchungen haben gezeigt (Hendrix

1997) dass solche Nukleinsaumluren oft keine helicalen Strukturen mehr ausbilden

sondern flache Leiter artige Strukturen Zudem ist in vielen Faumlllen die Bindung solcher

Oligonukleotide an RNA verstaumlrkt so dass sie gute mRNA-Inhibitoren darstellen (van

Aerschot 2003)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 8

13 RNA-Strukturen

Im Hinblick auf die groszlige Diversitaumlt der auf speziellen dreidimensionalen RNA

Strukturen basierenden biologischen Funktionen muss RNA eine groszlige Variationsbreite

von Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen ausbilden koumlnnen Sie koumlnnen neben helicalen

doppelstraumlngigen Bereichen auch komplexe globulaumlre Strukturen ausbilden deren

Untereinheiten durch Einzelstrangsegmente verbunden sind (Abbildung 4) Die

Unterschiede der ausgebildeten Konfirmationen und der chemischen Reaktivitaumlt der

Ribonukleinsaumlure im Vergleich zur DNA liegt in der Praumlsenz der 2acute-Hydroxygruppe

Computer gestuumltzte Strukturaussagen sind bei komplexen Systemen wie der

ribosomalen RNA und viralen RNA-Komplexen sehr hilfreich (z B

httprnachemrochesteredu) In Zellen vorkommende RNA ist in fuumlnf Klassen

eingeteilt die Boten-RNA (messenger RNA mRNA) die Transfer-RNA (tRNA) die

ribosomale RNA (rRNA) Ribozym (katalytische RNA) und regulierende RNAs

(Riboswiches siRNA microRNA)

Eine RNA Doppelhelix hat immer die Form einer A-DNA Ein Uumlbergang in die B-Form ist

aus sterischen Gruumlnden nicht moumlglich Einem Uumlbergang steht die 2acute-Hydroxylgruppe im

Wege Spezifische RNA-Sekundaumlr-struktur-Elemente werden bei nicht oder nur teilweise

komplementaumlren Regionen beobachtet (Holbrook 1998 Puglisi 1998) Es existieren

einfache Motive wie die Haarnadelschleife (hairpin loop) und interne Schleifen

ungepaarter Nukleotide (loops) Ein- und beidseitige Ausstuumllpungen (bulges) werden

von ungepaarten Strangabschnitten in einer Helix ausgebildet Zudem sind oft komplexe

Systeme wie zB Kreuzungen (junctions) zu beobachten Diese sind haumlufig in

biologischen RNA-Strukturen anzutreffen Ungepaarte RNA-Regionen dienen oft als

biologische Erkennungsmuster oder stabilisierende Elemente Dabei spielt die

Tertiaumlrstruktur der RNA eine wichtige Rolle Oft wird die korrekte dreidimensionale

Konformation erst durch die Anlagerung eines Proteins eines Mg2+

-Ions oauml induziert

Die korrekte Tertiaumlrstruktur einer RNA ermoumlglicht in vielen Faumlllen uumlberhaupt erst deren

biologische Aktivitaumlt

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 9

14 Duplex stabilisierende Wechselwirkungen

141 Wasserstoffbruumlcken

Das Donoratom in einer Wasserstoffbruumlcke ist in biologischen Systemen ein Sauerstoff-

oder ein Stickstoffatom mit kovalent gebundenem Wasserstoff Als Akzeptor tritt

ebenfalls ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom auf Wasserstoffbruumlcken sind staumlrker als

van-der-Waals-Bindungen aber viel schwaumlcher als kovalente Bindungen Entsprechend

ist auch die Laumlnge einer Wasserstoffbruumlcke zwischen der einer van-der-Waals- und der

einer kovalenten Bindung Eine wichtige Eigenschaft von Wasserstoffbruumlcken ist ihre

Richtungscharakteristik Die staumlrkste Bindung liegt vor wenn Donor- Akzeptor- und

Wasserstoffatom in einer Linie liegen Je weiter diese die Ideallinie verlassen und der

Bindungswinkel aufgeweitet wird desto schwaumlcher wird die entsprechende

Wasserstoffbindung (Stryer 1991)

N

NN

N

R

O

NH

H

H d

d

a

a

N

N

R

N

O

HHa

d

N

N

O

O

R

H

d

a

a

N

NN

N

R

NH H

d

a

R = Ribose2acute-Desoxyribose d = Wasserstoffbruumlckendonor a = Wasserstoffbruumlckenakzeptor

Abbildung 14 Wasserstoffbruumlckendonor und -akzeptor Verteilungsmuster in natuumlrlich

vorkommenden Nukleosiden

Wasserstoffbruumlckenbindungen innerhalb von Oligonukleotiden weisen eine Staumlrke von

ca 6-10 kJmol auf Der Abstand zwischen Donor und Akzeptor einer Wasserstoffbruumlcke

liegt zwischen 28 und 295 Aring Das Donor und Akzeptor Verteilungsmuster (Abbildung 4)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 10

der einzelnen Nukleobasen ist entscheidend fuumlr die Bildung der Watson-Crick

Basenpaare

Neben Watson-Crick Basenpaaren gibt es noch Hoogsteen Basenpaare (Hoogsteen

1959) Bei ihnen bilden sich die Wasserstoffbruumlcken zwischen der Watson-Crick Seite

eines Pyrimidins und der Watson-Crick abgewandten Seite (Hoogsteen Seite) eines

Purins Sie spielen in einer Doppelhelix allerdings keine Rolle Im Gegensatz dazu tritt

die sogenannte Wobble-Basenpaarung bei RNA vereinzelt auf Dabei werden die

bindenden Nukleobasen leicht gegeneinander verschoben so dass die Donor-

Akzeptorverteilung fuumlr die Bildung von Wasserstoffbruumlcken wieder passt Beispiele

hierfuumlr sind das Uridin-Guanosin und das Uridin-Inosin Wobble-Paar (Abbildung 15)

N

N

O

O

H

R

N

N

N

N

N H

H

R

A T U

N

N

N

NO

RH

N

N

R O

O

H

I

U

N

N

N

NO

RH

NH

H

N

N

R O

O

H

G

R = Ribose2acute-Desoxyribose

Hoogsteen Basenpaar Wobble Basenpaare

Abbildung 15 Hoogsteen und Wobble Basenpaare

142 Basenstapelungswechselwirkungen

Neben den Wasserstoffbruumlcken in den Basenpaaren werden Doppelhelices auch durch

π-π-Basenstapelungs-Wechselwirkungen stabilisiert (π-π- base stacking) Diese

entstehen zwischen benachbarten Nukleobasen eines Oligonukleotidstranges Die

Staumlrke der Wechselwirkung haumlngt von der Lage der planaren π-Systeme der

Nukleobasen ab π-π-Basenstapelungs-Wechselwirkungen zwischen Purinen sind dabei

immer staumlrker als zwischen Pyrimidinen

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 11

Hunter (Hunter 1993) hat vier prinzipielle energetische Beitraumlge fuumlr -

Wechselwirkungen zwischen DNA Basenpaaren identifiziert Diese sind

1 van der Waals Wechselwirkungen (variieren mit r-6)

2 Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen partiellen Atomladungen (atom-

atom variieren mit r-1)

3 Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen den Ladungsverteilungen

verbunden mit der -Elektronendichte unter und uumlber der Ebene der Nukleobase

(- variieren mit r-5)

4 Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen den Ladungsverteilungen

verbunden mit der -Elektronendichte und den partiellen Atomladungen (atom-

variieren mit r-4)

143 Solvatation und Salzeffekte

Auch die Solvatation spielt bei der Stabilitaumlt von Oligonukleotiden eine entscheidende

Rolle Der Grad der Hydratation bestimmt die Ausbildung zur A- oder B-Form-Helix In

Abhaumlngigkeit von der Salzkonzentration im waumlssrigen Medium werden auch

ausgebildete Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen stabilisiert (Edelhoch amp Osborne 1976)

Durch ihr polyanionisches Phosphatruumlckgrat sind Oligonucleotide gut wasserloumlslich Ihre

Polaritaumlt steigt durch Ausbildung der Doppelhelix-Struktur da hier die Phosphordiester

dem Solvens staumlrker exponiert sind Oligonukleotide koumlnnen daher gut mit Alkoholen

gefaumlllt werden

Experimente mit DNA haben ergeben dass die DNA Doppelhelix stark hydratisiert ist

und dass diese Hydratation nicht gleichmaumlszligig um die DNA vorliegt Die Hydratation

kann am besten durch ein zwei Schalen Modell von Wassermolekuumllen um die DNA

Doppelhelix beschrieben werden Die innere Schale besteht bei einer B-DNA aus 11-12

Wassermolekuumllen pro Nukleotid Dabei ist die Bindungsstaumlrke der Wassermolekuumlle zur

DNA sehr unterschiedlich Abbildung 16 zeigt welche Wassermolekuumlle am staumlrksten

und welche weniger stark sich an die DNA binden Die Wassermolekuumlle an den

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 12

Nukleobasen lassen sich am leichtesten entfernen gefolgt von denen am Zuckerring

und zuletzt die Wassermolekuumlle am Phosphat Entfernt man die Wassermolekuumlle um die

Nukleobasen so geht die Konformation der DNA von der B-Form in die A-Form uumlber

Die innere Schale von Wassermolekuumllen hat immer direkten Kontakt zur Nukleinsaumlure

und ist deshalb fuumlr Ionen nicht permeabel (Saenger 1984)

Abbildung 16 Bevorzugte Hydratationsstellen einer B-DNA (Falk et al 1963)

Die aumluszligere Schale von Wassermolekuumllen ist nicht zu unterscheiden vom Restwasser

Sie hat keinen direkten Kontakt zur Nukleinsaumlure und ist auch permeabel fuumlr Ionen

Die Oberflaumlchenverteilung einer ungefalteten DNA wurde mit einer DNA-Doppelhelix

verglichen Charakteristisch fuumlr die Doppelhelix ist dass die Phosphat-Sauerstoffe fuumlr

Wassermolekuumlle fast maximal frei zugaumlnglich sind waumlhrend die Nukleobasen zu ca

80 bedeckt sind Die Phosphatgruppe nimmt ca 45 der frei zugaumlnglichen Oberflaumlche

einer Doppelhelix ein Der Zucker dagegen nur ca 35 und die Nukleobasen ca 20

Die Polaritaumlt einer DNA nimmt zu wenn sie eine Doppelhelix ausbildet da die polaren

Phosphatgruppen in einer Doppelhelix staumlrker exponiert und damit fuumlr Wassermolekuumlle

besser zugaumlnglich sind als im ungepaarten Einzelstrang

Einkristall Untersuchungen an AT reichen Regionen einer B-DNA haben gezeigt dass

die kleine Furche mit einem Ruumlckgrat aus Wasserstoffbruumlcken bildenden

Wassermolekuumllen gefuumlllt ist In einer A-DNA dagegen sind Filamente aus

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 13

Wassermolekuumllen miteinander und mit den Phosphatgruppen in der groszligen Furche

verbunden (Blackburn amp Gait 1996)

15 Therapeutische Oligonukleotide

Waumlhrend DNA der Traumlger der genetischen Information ist ist RNA dagegen bei der

Ralisierung der genetischen Information beteiligt Die Umschrift der DNA-Information

von der statischen DNA auf die mobile m-RNA ist als Transkription bezeichnet Dadurch

wird die Information fuumlr die Zelle verfuumlgbar Diese messenger-RNA (mRNA Jacob

1961) tritt im Cytoplasma in die ribosomale Einheit ein und die Proteinbiosynthese wird

gestartet (Translation) Dabei codieren jeweils Sequenztripletts (Codons) fuumlr

bestimmte Aminosaumluren (Ochoa 1963 Nirenberg et al 1963 Khorana 1965) Dieses

Prinzip das mit wenigen Ausnahmen allen Zellen zugrunde liegt wird als zentrales

Dogma der Molekularbiologie bezeichnet (Abbildung 17) In seiner erweiterten Form

beruumlcksichtigt man auch die Replikation dh die Vervielfaumlltigung der DNA und die

Moumlglichkeit der reversen Transkription wie sie von Retroviren ausgeuumlbt wird Hierbei

wird die virale RNA in die Wirtszelle eingeschleust und deren Zellmaschinerie wird dazu

verwendet mittels einer reversen Transkriptase virale DNA zu synthetisieren um so die

Vermehrung des Virus zu sichern

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 14

Abbildung 17 Zentrales Dogma der Molekularbiologie

Die in Abbildung 17 skizzierten zellulaumlren Prozesse bieten ideale Angriffspunkte fuumlr

therapeutische Oligonukleotide Im Falle von Onkogenen viralen RNAs oder zB

krankhaften Mutationen im menschlichen Erbgut ist diese gezielte Inhibierung der

Genexpression von besonderem therapeutischem Interesse In den letzten Jahren hat

RNA nun auch eine zentrale Rolle bei Zellprozessen gezeigt Sie wird daher nicht nur

verstaumlrkt als wichtiges Kontrollelement und Mediator der Proteinbiosynthese angesehen

sondern auch als geeignetes Ziel um die Genexpression zu regulieren

151 Regulation der Genexpression

RNA-basierten Wirkstoffen wird das Potenzial zugeschrieben selektiver deshalb

wirkungsvoller und weniger toxisch als herkoumlmmliche Wirkstoffe zu sein Manche halten

es fuumlr moumlglich - Fortschritte in der RNAi-Therapie vorausgesetzt - dass in den naumlchsten

Jahrzehnten eine neue Klasse von Arzneimitteln entstehen koumlnnte Um diese

Anforderung zu erfuumlllen wurden eine Reihe von Modifikationsmoumlglichkeiten an

Oligonukleotiden untersucht

Als eine neue Substanzklasse an Arzneimitteln kann man therapeutische

Oligonukleotide bezeichnen (Hartmann 2003) Regulation der Genexpression ist auf der

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 15

Ebene der DNA der RNA als auch der Proteine moumlglich Bis zum heutigen Tag haben

sich mehrere Konzepte entwickelt 1 Antisense 2 Ribozyme 3 RNA-Interferenz

(RNAi) 4 Tripelhelices 5 Aptamere

Tripelhelix-Konzept Diese Methode ist auch als bdquoAnit-Gen-Konzeptldquo bekannt Mit der

Methode die Tripelhelix bildet greift man auf der Stufe der DNA in den zellulaumlren

Mechanismus ein Die Oligonukleotide blockieren bei dieser Methode DNA-Doppelhelix

im Zellkern durch Anlagerung und Bindung einer dreistraumlngigen Helix Die dreistraumlngige

Helix wird idealerweise an Promoterregionen der RNA-Polymerase oder an

Bindungsstellen fuumlr Transkriptionfaktoren angreifen so dass der Transkriptionsstart

direkt verhindert werden kann Die Hemmung kann dabei aus sterischen Gruumlnden

erfolgen oder durch eine Konformationsaumlnderung der Helix die durch die Anlagerung

des dritten Stranges induziert worden ist (Batey 1999 Engels 2004)

Antisense- und RNAi-Konzept Der Antisense-Ansatz richtet sich gegen die prauml-

mRNA oder die mRNA im Cytoplasma Hierbei erfolgt die Watson-Crick-abhaumlngige

Anlagerung eines synthetischen Oligonukleotids an den RNA-Einzelstrang Durch diese

Blockierung der mRNA wird zB die Anlagerung des Spliceosoms oder der Eintritt der

mRNA in die ribosomale Einheit verhindert (Zamecnik 1978 Stephenson 1978)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 16

Abbildung 18 Mechanismus der RNAi

Die RNAi legt Gene gezielt still Die 500-1500bp lange dsRNA in der Zelle wird durch

den sogenannten Dicer ein RNase III Enzym in 21-24nt RNA Duplexe mit einem

3acuteUumlberhang von 2nt geschnitten Diese siRNAs werden durch eine ATP-abhaumlngige

Kinase am 5acute Ende phospholyliert in den RISC (RNA induced silencing complex)

eingebaut und mittels einer Helicase entwunden Dieser Enzym Komplex lagert sich mit

dem siRNA-Einzelstrang an den komplementaumlren mRNA Sequenzabschnitt an und

blockiert somit die mRNA Die mRNA wird nun 10 Nukleotide vom 3rsquoEnde des siRNA-

Stranges durch die Nukleaseaktivitaumlt des RISC dem Slicer irreversibel gespalten

Aptamer-Konzept Das Aptamer-Konzept beruht auf der Inhibierung von Proteinen

durch Oligonukleotide Die eingesetzten RNA-Einzelstraumlnge bilden definierte

dreidimensionale Strukturen aus und binden hochspezifisch und mit groszliger Affinitaumlt an

ihre Zielstruktur Durch in vitro-Selektionstechniken (SELEX) koumlnnen hochaffine RNA-

Aptamere aus kombinatorischen Bibliotheken entwickelt werden (Tuerk 1990 Famulok

1999) Der SELEX-Prozess kann dabei auf beinahe beliebige Ziel-Strukturen angewandt

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 17

werden Aptamere sind nur schwach immunogen und durchdringen Zellmembranen

aufgrund ihrer geringeren Groumlszlige wesentlich besser als zB monoklonale Antikoumlrper

16 Universelle Basen

Nukleobasen-Analoga die nicht zwischen den natuumlrlichen Basen Adenin Guanin

Cytosin und Thymin bzw Uracil unterscheiden werden universelle Basen genannt Die

Eigenschaft als Mimetikum fuumlr alle vier natuumlrlichen Basen mit gleichen Effekten zu

fungieren induziert eine beliebige Position im Watson-Crick-Basenpaarungsschema

einnehmen zu koumlnnen welches wiederum mit noch wichtigeren Fragen wie zB der

Duplexstabilitaumlt oder der Moumlglichkeit der Replikation verbunden ist

Nach Loakes (Loakes et al 1997) sollte eine ideale universelle Base sollte folgende

Bedingungen erfuumlllen

Sie sollte mit den natuumlrlichen Nukleobasen einen Duplex bilden der als Start fuumlr eine

Polymerase dienen kann

Sie sollte bei der Replikation den Einbau aller vier natuumlrlichen Nukleobasen

gegenuumlber sich selbst durch eine Polymerase ohne Unterscheidung zulassen

Sie sollte als Triphosphat von einer Polymerase ohne Bevorzugung gegenuumlber allen

vier natuumlrlichen Nukleobasen eingebaut werden koumlnnen

Es ist bis zum heutigen Tage keine universelle Base gefunden werden die alle diese

Eigenschaften in sich vereinigt Alle bisher bekannten universellen Basen erfuumlllen immer

nur einen Teil der oben aufgefuumlhrten Eigenschaften

Eine Strategie zur Entwicklung einer idealen universellen Base beruht auf der

Verbesserung der Basenstapelungseigenschaften waumlhrend das charakteristische

Muster von Wasserstoffbruumlckendonor- und Akzeptorstellen der natuumlrlichen Nukleobasen

in den Hintergrund ruumlckt Das Resultat dieses Ansatzes ist eine Serie von

Verbindungen die alle von eher hydrophober Natur sind (Abbildung 9) Dies sind unter

anderem 3-Nitropyrrol 1 (Nichols et al 1994) 5-Nitroindol 2 (Loakes amp Brown 1995)

4-Nitrobenzimidazol 3 (Seela et al 1996) 24-Difluoro-5-Methylbenzen 4 (Schweizer at

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 18

al 1994) in der DNA und 24-Difluorobenzimidazol 5 und 24-Difluorobenzen 6 (Parsch

2002) in der RNA (Abbildung 8)

N

OHO

OH

OHO

OH

OHO

OH

NO2

N

NO2 N

N

OHO

OH

NO2

F

F

N

N

OHO

HO

F

F

OHO

HO

F

F

OH OH

1 2 3

4 5 6 Abbildung 9 Universelle Basen

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 19

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren

Fluor substituierte Analoga von natuumlrlich vorkommenden Nukleinsaumluren haben

antivirale antitumor und antimykotische Wirkung bewiesen Eine Anzahl potentieller

Wirkstoffe in welchen die Fluorsubstitution der Schluumlssel fuumlr ihre biologische Aktivitaumlt

ist wird intensiv untersucht Es konnte in vielen Untersuchungen gezeigt werden dass

die fluorierten Nukleinsaumlureanaloga in ihrer dreidimensionalen Struktur kaum von denen

der natuumlrlich vorkommenden Nukleinsaumluren abweichen Durch diese strukturelle

Aumlhnlichkeit binden die fluorierten Nukleinsaumluren sehr schnell an Enzyme fuumlr welche

natuumlrliche Nukleinsaumluren die Substrate bilden In diesen Komplexen wiederum spielt das

Fluor aufgrund seiner Polaritaumlt und starken Elektronegativitaumlt eine signifikante Rolle in

Bezug auf die biologische Aktivitaumlt (Bergstrom amp Swartling 1988) Das Fluoratom wird

als Mimetikum fuumlr Wasserstoff aufgrund seiner geringen Groumlszlige fuumlr Hydroxylgruppen

wegen seiner aumlhnlichen Polaritaumlt und fuumlr Carbonylsauerstoffe wegen aumlhnlicher Groumlszlige

und Polaritaumlt verwendet Fuumlr Sauerstoff wird auch die CF2-Gruppe als isosterer Ersatz

verwendet Sie wird hauptsaumlchlich als Analogon fuumlr Phosphatsauerstoffe verwendet

Auszligerdem sind Fluoratome in der Lage als Akzeptoren Wasserstoffbruumlcken zu bilden

(Pankiewicz 2000)

Besondere Eigenschaften von Fluor sind

hoche Elektronegativitaumlt

relativ kleine Groumlsse

sehr niedrige Polarisierbarkeit

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 20

drei nichtbindende Elektronenpaare

sehr gute Uumlberlappung zwischen F 2s und 2p Orbitalen mit dem dazugehoumlrige

Orbitalen der zweiten Periode des Periodensystems

Fluorierung einer Verbindung erhoumlht nicht immer die Lipophilie aber auf der andere

Seite das ist immer der Fall mit aromatischen Verbindungen Fluorierung erhoumlht auch

die Faumlhigkeit zu Wasserstoffbruumlckenbindung Theoretische Rechnungen fuumlr die

Bindungsenergie FhellipH variieren zwischen 2 und 32 kcal mol-1 die mit OhellipH

Wasserstoffbruumlcken verglichen werden koumlnnen

Fluornukleoside kann man in drei Gruppen aufteilen Zucker- Phosphat- und Basen-

modifizierte Nukleoside

21 Fluormodifikationen am Zucker

Fluoratome wurden an der Ribose Untereinheit von Nukleosiden an den Kohlenstoffen

von C2acute bis C5acuteeingefuumlhrt Die mit Abstand meisten Verbindungen tragen das Fluoratom

am C2acute Atom Fluoratome an C3acute und C5acute sind etwa gleich oft anzutreffen wogegen

Fluor an C4acute immer noch recht selten zu finden ist

211 C2acute-Fluornukleoside

2acute-Fluornukleosid Analoga sind aus zwei Gruumlnden von Interesse fuumlr die Wissenschaft

Dies ist zum einen die signifikante biologische Aktivitaumlt von Vertretern dieser

Molekuumllgruppe und zum anderen die Informationen die diese Molekuumlle uumlber die Rolle

der 2acute-OH Gruppe in Nukleinssaumlurestrukturen liefern

Der Effekt einer 2acute-Fluor-Substitution auf die Konformation der Ribose wurde intensiv

untersucht da diese auf der Stufe der Oligonukleotide fuumlr die Bindung an Enzyme und

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 21

die biologische Aktivitaumlt von fundamentaler Wichtigkeit ist Roumlntgenstrukturanalysen von

Nukleinsaumluren zeigen dass es zwei Vorzugskonformationen fuumlr die Ribose gibt Dies

sind die C2acute-endo Form wie sie in der B-DNA vorliegt und die C3acute-endo Form wie sie in

der A-DNA vorliegt Ein Uumlbergang zwischen diesen beiden Zucker-Konformationen kann

uumlber den Weg einer Pseudorotation welche durch den gesamten Ring wandert

geschehen Die beiden Energieminima dieser Pseudorotation entsprechen der C2acute-endo

und der C3acute-endo Form Ein Uumlbergang dieser beiden Konformationen verlaumluft bei

Nukleosiden im Nanosekunden Bereich NMR Untersuchungen haben gezeigt dass die

Konformation mehr von der Elektronegativitaumlt der Substituenten als von deren Groumlszlige

oder Faumlhigkeit Wasserstoffbruumlcken bilden zu koumlnnen abhaumlngt (Ikehara 1984 Uesugi et

al 1983 Cheng et al 1983)

Die bedeutendsten Vertreter der Gruppe der 2acute-Fluornukleoside sind 2acute-Fluor

modifizierte Thymidine und Cytidine 2acute-Fluoro-5-iodo-1--D-arabinofuranosylcytosin

(FIAC 7) und 2acute-Fluoro-5-iodo-1--D-arabinofuranosyluracil (FIAU 8) (Abbildung 21)

sind potente und selektive Inhibitoren des Herpes Simplex Virus Typ 1 und Typ 2 des

Varizella-Zoster-Virus und des Cytomegalie-Virus (Watanabe et al 1983 Watanabe et

al 1984) Sie wirken dabei uumlber ihre 5acute-Triphosphate die als Substrate fuumlr den Einbau

in die Virus DNA mittels viraler DNA Polymerasen dienen (Herada et al 1987)

OHO

OH

N

N

NH2

O

I

FO

HO

F

N

N

NH2

O

I

F

FIAC 7 FIAU 8 Abbildung 21 Antivirale 2acute-Fluornukleoside

2acute3acute-Didesoxypurinnukleoside besitzen eine starke anti-HIV Aktivitaumlt Das

entsprechende Inosin Analogon (ddI) ist bereits in der klinischen Testphase Die

Stabilitaumlt gegenuumlber Saumlure ist allerdings gering wodurch eine orale Applikation

erschwert wird Das entsprechende 2acute-fluorierte Analogon weist dagegen eine

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 22

unbegrenzte Saumlurestabilitaumlt unter den Bedingungen auf bei denen ddI und ddA binnen

Minuten zersetzt werden Die anti-HIV Aktivitaumlt der in 2acute-Arabinostellung fluorierten ddI

und ddA ist den nicht fluorierten Didesoxypurinnukleosiden dagegen vergleichbar

(Pankiewicz 2000)

212 C3acute-Fluornukleoside

Die 3acute-Fluor Substitution hat einen aumlhnlichen Effekt auf die 3acute-Position der Ribose wie

die 2acute-Fluor Substitution auf die 2acute-Position NMR Untersuchungen zeigen dass 2acute-

Fluor-2- desoxyuridin zu 78 in der C2acute-endo Form vorliegt waumlhrend 3acute-Fluor-2acute3acute-

didesoxyuridin zu 88 in der C3acute-endo Form vorliegt (Joecks et al 1983)

Der bekannteste Vertreter der Gruppe der 3acute-Fluornukleoside ist 3acute-Fluor-2acute3acute-

didesoxythymidin(FLT) 1988 wurde entdeckt dass FLT eine starke Wirksamkeit gegen

HIV aufweist Nach genauerer Untersuchung stellte sich heraus dass die Wirksamkeit

von FLT gegen HIV sogar groumlszliger ist als die von AZT (Balzarini et al 1988)

213 C4acute-Fluornukleoside

Auf dem Gebiet der C4acute Fluornukleoside wurden ungeachtet der Tatsache dass es

auch natuumlrliche Vertreter dieser Gruppe gibt wie das Antibiotikum Nucleocidin 9 erst

wenige Untersuchungen durchgefuumlhrt Nucleocidin (Abildung 22) wurde 1957 isoliert

und 1976 von Moffat zum ersten Mal synthetisch hergestellt (Jenkins et al 1976)

OO

HO OH

N

NN

N

NH2

S

O

O

H2N

F

Nucleocidin 9

Abbildung 22 Antibiotikum mit C4acute-Fluoratom

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 23

214 C5acute-Fluornukleoside

Es wurden verschiedene C5acute Fluornukleoside synthetisiert um die Moumlglichkeit der

Phosphorylierung zu den entsprechenden Mono- Di- und Triphosphaten in Zellen zu

verhindern Es wurde untersucht ob diese Nukleoside ein Wirkungsspektrum besitzen

das nicht auf der Umwandlung in die entsprechenden Nukleotide beruht

Synthetisch anspruchsvoll war der Ersatz der 5acute-Hydroxylgruppe durch eine CF2-

Gruppe um Difluormethylenphosphat Nukleotide darzustellen (Abbildung 23)

Durch den Einbau der Difluormethylengruppe 10 entstand eine -CH2-CF2-P-

Verknuumlpfung welche ein gutes Mimetikum fuumlr die natuumlrliche -CH2-O-P- Verknuumlpfung ist

Zu dem Einsatz der CF2-Gruppe hat die Uumlberlegung gefuumlhrt dass die CF2-P Bindung

unter natuumlrlichen Bedingungen nicht mehr hydrolisierbar ist Oligonukleotide mit diesen

Molekuumllen wurden synthetisiert und werden untersucht

O

HO OH

PO

PO

PHO

F

F

N

NN

N

NH2

OOO

OH OH OH

10

Abb 23 5acute-Desoxy-5acute-difluormethyl-adenosin-triphosphat

22 Fluormodifikationen an der Phosphatgruppe

Eine Phosphatgruppe kann modifiziert werden durch das Ersezen eine Hydroxylgruppe

mit Fluoratom und so wurde ein Fluorphosphonat erhalten Die zweite Moumlglichkeit ist

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 24

Ersetzen einer Hydroxylgruppe durch eine CF2 oder CHF Gruppe und so wird ein

Fluoralkylphosphonat erhalten

Bei Fluorphosphonaten durch das Ersetzen einer Hydroxylgruppe mit Fluoratom traumlgt

das resultierende Nukleotid bei physiologischem pH nur noch eine negative Ladung

Daraus ergibt sich die Moumlglichkeit den Einfluss der Ladungen auf die Enzym-Substrat

Bindung zu untersuchen Durch seine hohe Elektronegativitaumlt hat ein Fluoratom einen

weiteren wichtigen Einfluss auf die Phosphatgruppe Der pKa wird durch die Fluorierung

stark erniedrigt Dies hat zur Folge dass zB Mg2+-Ionen nur noch schwach an die

Phosphatgruppe binden (Vogler amp Bridger 1982)

Es hat sich gezeigt das eine CH2-Gruppe zwar der beste sterische Ersatz eines

Sauerstoff-Atoms in Phosphonaten ist dass die elektronische Aumlhnlichkeit durch die

geringe Elektronegativitaumlt des Kohlenstoffs verglichen mit Sauerstoff aber doch sehr

unterschiedlich ist Blackburn hat gezeigt dass Fluoralkylphosphonate bessere Analoga

als Methylenphosphonate sind da sie sowohl sterisch als auch elektronisch einem

Sauerstoff-Atom in biologischen Phosphaten sehr nahe kommen (Blackburn 1981)

OO

HO OH

PO

PC

PHO

N

NN

N

NH2

OOO

HOHO OH

F

F

pCF2ppA 11

Abbildung 24 Difluormethylenadenosin-Triphosphat

Untersuchungen mit szlig γ-Difluormethylen-Triphosphaten haben gezeigt dass diese

Verbindungen biologisch wirksamer sind als die entsprechenden szligγ -Methylen-

Triphosphate aber weniger wirksam als natuumlrliche Phosphate Versuche mit pCF2ppA

(Abbildung 24) haben gezeigt dass pCF2ppA ein guter Inhibitor fuumlr

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 25

Kaninchenmuskelpyruvatkinase und ein gutes Substrat fuumlr Rinderherzadenylatkinase ist

(Blackburn et al 1986)

23 Fluormodifikationen an der Nukleobase

Es gibt drei verschiedene Gruppen von fluormodifizierten Nukleobasen Dies sind

modifizierte Pyrimidine modifizierte Purine und fluormodifizierte Nukleobasen deren

molekulare Struktur weder auf der der Pyrimidine noch auf der der Purine beruht

231 Fluormodifizierte Pyrimidine

Fluor substituierte Pyrimidin Nukleoside wie zB 5-Fluor-2acute-desoxyuridin (FdU 12) oder

5-Trifluormethyl-2acute-desoxyuridin (F3CdU 13) sind als therapeutische Reagenzien

bewaumlhrt (Abb 25) Gegenwaumlrtige Studien befassen sich hauptsaumlchlich mit deren

Pharmakokinetik und dem Einfluss des Fluoratoms auf die Struktur-Wirkungs-Beziehung

und weniger mit neuen synthetischen Methoden

O

OH

HO

NH

N

O

O

F

O

OH

HO

NH

N

O

O

F3C

FdU 12 F3CdU 13

Abbildung 25 Fluormodifizierte Pyrimidin-Nukleobasen

In den letzten Jahren sind Verbindungen mit laumlngeren Seitenketten als Methylgruppen

an C-5 verstaumlrkt in den Mittelpunkt des Interesses geruumlckt da Untersuchungen zu dem

Ergebnis gefuumlhrt haben dass solche Verbindungen eine groumlszligere Aktivitaumlt gegen Herpes

Viren aufweisen Wichtig dabei ist dass diese Verbindungen eine houmlhere Selektivitaumlt

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 26

gegenuumlber der Inhibierung der Herpes Virus Replikation zeigen als die klassischen

Antiherpes Wirkstoffe wie zB 5-Iod-2acute-desoxyuridin oder 5-(Trifluormethyl)-2acute-

desoxyuridin (F3CdU 13) Die Moumlglichkeiten zu C-5 Modifizierungen von Nukleosiden

sind sehr groszlig und viele Verbindungen wurden und werden synthetisiert um den

Zusammenhang zwischen Struktur und antiviraler Aktivitaumlt zu klaumlren Die

Untersuchungen haben aber auch gezeigt dass es nicht die Fluorsubstitution per se ist

die fuumlr die Aktivitaumlt und Selektivitaumlt verantwortlich ist F3CdU 13 weist zB eine relativ

hohe Aktivitaumlt gegenuumlber Herpes Simplex Virus Typ 2 auf Die Einfuumlhrung einzelner

Fluoratome in die Seitenkette erhoumlht die antivirale Aktivitaumlt der Nukleinsaumlure Analoga

Es ist deshalb umso uumlberraschender dass Nukleinsaumluren mit voll fluorierten

Seitenketten ihre antivirale Aktivitaumlt vollstaumlndig verlieren

232 Fluormodifizierte Purine

Nur wenige Beispile sind zu finden welche Purine als antivirale Wirkstoffe untersucht

haben Diese sind schon in den spaumlten sechzigern bzw fruumlhen siebziger Jahre

synthetisiert worden Die sind 2-Fluoradenosin (2FA 14) und 6-Fluornebularin (6FN 15)

(Abbildung 26)

O

HO

HOO

HO

HO

2FA 14 6FN 15

OH OH

N

NN

N

NH2

N

NN

N

F

F

Abb 26 Fluormodifizierte Purin-Nukleobasen

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 27

Durchgefuumlhrte Untersuchungen haben keine antivirale Aktivitaumlt gezeigt

24 Fluormodifikationen an RNA-Oligonukleotiden

Um den Einfluss der aromatischen Fluorsubstituenten auf die Stabilitaumlt von RNA-

Duplexen zu untersuchen wurden die fluoriertrn Basenanaloga in RNA eingebaut Bei

den 24-Difluorobenzen 16 und 46-Difluorobenzimidazol 17 (Abbildung 27) handelt es

sich um universelle Basen die bei der Basenpaarung nicht zwischen den vier

natuumlrlichen Nukleosiden unterscheiden Bei beiden Nukleosiden konnten durch die

Kristallstrukturanalysen C-FhellipH Wasserstoffbruumlcken nachgewiesen werden (Parsch

2002)

OHO

HO

F

F

OHO

HO

F

F

N

N

OH OH

16 17

Abbildung27 Fluormodifizierte Basenanaloga

Die thermodynamischen Untersuchungen legten die Grundlage fuumlr die Entwicklung von

chemisch modifizierten Hammerhead-Ribozymen die in der Lage sind Punktmutationen

zu tolerieren Aus den kinetischen Analysen konnte nachgewiesen werden dass das

Ribozym welches mit dem 2acute-Aminoethyl substituierten 24-Difluorobenzimidazol

modifiziert ist in der Lage ist Punktmutationen zu tolerieren Es weist bei Watson-Crick

bdquomismatchldquo-Basenpaaren im Vergleich zum natuumlrlichen Ribozym eine um Faktor 13

erhoumlhte katalytische Aktivitaumlt auf (Kloumlpfer 2004)

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 28

OHO

HO

F

OHO

HO

F

N

N

OHO

HO

N

N

OHO

HO

F

N

N

F

OH OH OH

OH

F

18

21 22 23

OHO

HO

F

F

OH

19

OHO

HO

F

F

OH

F

20

F

Abbildung 28 Fluormodifizierte Basenanaloga

Die weiteren stabilisierenden Effekte von Fluor auf die RNA-Duplexe wurden durch die

Messungen von thermodynamischen Parametern zwischen zwei fluorierten

Basenanaloga durchgefuumlhrt

Die RNA-Duplexe wurden zwischen allen moumlgliche Kombinationen gebildet Beim

Vergleich von nicht-natuumlrlichen Basepaaren sind die stabilsten Basenpaare mit 235-

Trifluorobenzen 18 Die stabilsten Basenpaare zwischen Benzol- und Benzimidazol-

Modifikationen sind zwischen 24-Difluorobenzen 19 und 245-Trifluorobenzol 20 auf

der einen Seite und 4-Fluorobenzimidazol 21 5-Fluorobenzimidazol 22 und 6-

Fluorobenzimidazol 23 (Abbildung 28) Im Vergleich mit nichtfluorierten Basen zeigen

die fluorierte Basenanaloga geringere Destabilisierung Da sich diese Basenpaare von

dem Benzol und Benzimidazol nur durch die Fluoratome unterscheiden muss die

Stabilisierung der RNA-Duplexe durch Wechselwirkungen des Fluors zustande kommen

(Živković 2005)

3 Aufgabenstellung 29

3 Aufgabenstellung

Das Ziel dieser Arbeit war die Synthese neuartiger artifizieller Basenanaloga Fluorierte

Benzimidazole haben sich als universelle Basen gezeigt (Parsch 2002) Im Vergleich zu

Benzimidazole unterscheiden sich die Indole durch ein Stickstoffatom in Fuumlnfring-

System Dadurch werden die Elektronenverteilung und die Elektronendichte veraumlndert

Ausgewaumlhlte Indol-Bausteine befinden sich in Abbildung 31

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

Abbildung 31 Zu synthetisierende Fluorindol-Nukleoside

3 Aufgabenstellung 30

Um die Effekte auf die RNA-Stabilitaumlt zu untersuchen sollten die

Phosphoramiditbausteine synthetisiert werden Nach erfolgter Synthese der Nukleosid-

Analoga sollten diese in ihre Phosphoramiditbausteine uumlberfuumlhrt und in 12mer RNA-

Straumlnge mittels automatisierter Festphasensynthese eingebaut werden Diese

Oligonukleotide sollten nach erfolgter Aufreinigung und Charakterisierung mittels UV-

und CD-Spektroskopie untersucht werden Dazu sollten RNA Duplexe gebildet und der

Einfluss der synthetisierten Bausteine durch Paarung mit natuumlrlichen Nukleotiden auf die

Stabilitaumlt der Duplexe bestimmt werden Es sollte ermittelt werden ob die fluorierten

Bausteine Wasserstoffbruumlcken bilden koumlnnen und wie groszlig ihre Basenstapelungs- und

Solvatationsbeitraumlge fuumlr die Stabilitaumlt des RNA-Duplex sind Hierzu sollten die

thermodynamischen Daten aus den UV-spektroskopischen Untersuchungen ermittelt

werden Mit Hilfe von CD-Messungen sollte der Einfluss der modifizierten Bausteine auf

die Struktur der RNA-Doppelhelix untersucht werden

Um ein klares Bild zu bekommen wie die Elektronendichte bzw Basenstapelung die

RNA-Stabilitaumlt beeinflusst sollten auch 7-N-Purin Nukleosid als 46-Difluorbenzimidazol

und 9-Deazapurin als 46-Difluorindol Analoga synthetisiert werden (Abbildung 32)

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abbildung 32 Zu synthetisierende 7-N-Purin und 9-Deazapurin-Nukleoside

Soweit moumlglich sollten die modifizierten Bausteine kristallisiert werden um die

Bedeutung der Fluoratome und Basenorientierung auf die Struktur der Nukleoside und

auf die Kristallpackung zu untersuchen

4 Chemische Synthesen 31

4 Chemische Synthesen

Ziel der vorliegenden Doktorarbeit war die Entwicklung und Synthese artifizieller

universeller Nukleobasen die RNA-Duplexe nicht destabilisieren Die Stabilitaumlt von

RNA-Duplexen wurde durch die Bestimmung der thermodynamischen Parameter

untersucht Die gesuchten Molekuumlle sollten zugleich in ihrer Struktur moumlglichst aumlhnlich

zu den natuumlrlichen Nukleosiden sein um die Struktur der resultierenden RNA so wenig

wie moumlglich zu veraumlndern Dabei hat sich Fluor als das beste Mitetikum fuumlr Sauerstoff

erwiesen da es sowohl in der Groumlszlige als auch in der Polaritaumlt dem Sauerstoff am

naumlhesten kommt (Pankiewicz 2000) Diese Voraussetzungen schraumlnkten die Auswahl

fuumlr die gesuchten Molekuumlle stark ein Basierend auf den Ergebnissen unserer

Arbeitsgruppe sollte die Gruppe von fluorierten Indole untersucht werden wobei es sich

bei den fluorierten Nukleosiden um universelle Basen handelt Als genereller Zugang zu

den Indolen dienen die geeignet substituierten Fluorbenzole Ein weiterer bedeutender

Grund fuumlr die Untersuchung war dass Indol als Strukturfragment in vielen Naturstoffen

vorkommt (Abbildung 41)

Alkaloide ( fast alle haben therapeutische Wirkung )

Hormone ( Melatonin )

Farbstoffe ( Indigo Purpur )

Aminosaumlure ( Tryptophan )

4 Chemische Synthesen 32

H2N

CH2

HN

COOH

H

Trp

NH

OHN

O

Indigo

Abbildung 41 Bekannte Naturstoffe mit Indol Strukturfragmente

Die fluorierten Indole wurden so ausgewaumlhlt dass das Fluoratom dieselbe Position wie

bei Fluorbenzimidazolen hat Damit bekommt man ein klares Bild welche Aumlnderungen

wegfallendes Stickstoffatom im Fuumlnfring-System auf die RNA Stabilitaumlt bringt In

Abbildung 42 befinden sich synthetisierte Indol-Nukleoside

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

Abb42 Fluorindol-Nukleoside

46-Difluorindol-Nukleosid wurde als Analogon zu 46-Difluorbenzimidazol synthetisiert

Beim Vergleich der beiden Nukleoside wurde ersichtlich dass das Indol-Nukleosid eine

bessere universale Base ist Diese Ergebnisse haben hier neue

4 Chemische Synthesen 33

Forschungsperspektiven eroumlffnet Ausgehend davon wurden die Methoden aus dem

Bereich der strukturellen Bioinformatik Molekuumlldynamiksimulationen und freie Energie-

Rechnungen verwendet um noch weniger RNA-Duplex destabilisierende Nukleoside zu

finden Es wurden noch zwei Nukleoside so ausgesucht 7-N-Purin-Nukleosid als

Analoga zu 46-Difluorbenzimidazol und 9-Deaza-Purin als Analoga zu 46-Difluorindol

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abb43Modifizierte Basenanaloga

41 Darstellung ausgewaumlhlter artifizieller Basen

411 Darstellung der Fluorindole

Zur Synthese des Fluorindol-Nukleosiden muumlssen zunaumlchst Fluorindole (nicht komerziell

erhaumlltlich) hergestellt werden (Nichols 2000)

Ausgehend vom kaumluflichen Fluorbenzaldehyd wurden im ersten Reaktionsschritt eine 2-

Azido-propenoat Gruppe uumlber den Aldehyd eingefuumlhrt Die Optimierung der Reaktion

erfolgte durch eine verlaumlngerte Reaktionszeit sowie eine erhoumlhte Reaktionstemperatur

Zur Synthese dieser Zwischenprodukte wurde die basische Loumlsung auf -20degC abgekuumlhlt

Nach Zugabe des Aldehydes wurde zunaumlchst bei -20degC und anschlieszligend bei +4degC

geruumlhrt Dadurch wurde die Ausbeute im Vergleich zu allgemein uumlblichen Ergebnissen

der Literatur verdoppelt Die entstandenen Zwischenprodukte wurden nur durch

4 Chemische Synthesen 34

Extraktion gereinigt und direkt weiter eingesetzt Die Zyklisierung erfolgt unter Ruumlckfluss

in Xylen Nach vier Stunden Reaktionszeit wurden die Produkte 24 25 und 26 erhalten

Nach der quantitativen Verseifung mit NaOH wird die Carboxylgruppe durch

Decarboxylierung mit Cudeg als Katalysator in NMP entfernt Nach der Aufreinigung

wurden die fluorierten Indole 27 28 und 29 isoliert (Abbildung 44)

H

O

NH

1 NaOHaq25h

NHC

Cudeg NMP

NH

240degC 6-8h

N3CH2C(O)Me NaOMeMeOH

-20degC (2h) 4degC 12h

R1

R1R1 R1

R2

R2R2 R2

O

OH

C

O

OMe

R1=F R2= H

R1= H R2=FR1R2=F

OCH3

N3

OR1

R2

Xylen

reflux 4-6h

24 R1=F R2= H 67

25 R1= H R2=F 8026 R1R2=F 73

27 R1=F R2= H 5828 R1= H R2=F 81

29 R1R2=F 50

2 HCl

81 R1=F R2= H 99 R1= H R2=F

109 R1R2=F quantitativ

Abb44 Darstellung von Fluorindole 27 28 29

412 Darstellung von 9-N-Deazapurin

Zur Synthese der 9-N-Deazapurin wurde znaumlchst 3H 5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

als basisches Ringsystem synthetisiert (Furneaux 1999) Die Reaktion verlaumluft in zwei

Stufen ohne Aufreinigung Ausgehend von kaumluflichem Isoxazol wurde unter 30minutiger

Reaktion in basischen Bedingungen erst der Isoxazolring geoumlffnet und danach die Base

neutralisiert Ein so gebildetes Zwischenprodukt wurde unter Anionangriff von Diethyl-

aminomalonat unter basischen Bedingungen zyklisiert zu 3-Amino-2-

ethoxycarbonylpyrrol 30 Im naumlchsten Schritt wurde das 3H 5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-

4-on 31 unter Reflux mit Formamidin-acetat als ein Praumlzipitat bekommen Das Produkt

ist ohne Aufreinigung analytisch sauber Die Verbindung 6-Chloro-9-deaza-purin 32

4 Chemische Synthesen 35

wurde aromatisiert durch die Chlorierung Die Reaktion erfolgte mit POCl3 als Reagenz

und auch als Loumlsungsmittel wegen schlechter Loumlslichkeit des Edukts Nach weiteren

drei Stunden Reflux konnte das Produkt 32 als weiszliger Feststoff in 85iger Ausbeute

erhalten werden Das gewuumlnschte Produkt 9-Deazapurin 33 konnte in 76iger

Ausbeute mittels katalytischer Hydrierung erhalten werden (Abbildung 45)

NO EtONaEtOH OEtEtO

OO

NH2

48+72 Std RT

HNEtOO

H2N

H2NCH=NH AcOH

EtOH 16h reflux

HN

N

HN

O

31 46

NO

EtONaEtOHCN

O

HN

N

HN

O

30 min 0-8degC

EtO OEt

O O

NH2

CN

HNHO COOEt

COOEt

-H2O

C

HN COOEt

COOEt

N

HN

NH2

HN CHNH2OEt

O

HN

N

HN

O

POCl3

Reflux 3 Std

N

N

HN

Cl

H2 PdC

10 Std

N

N

HN

30

32 85 33 7631

Abb 45 Darstellung von 9-N-Deazapurin mit mechanistischer Darstellung

42 Glycosylierung Reaktionen

Die Methode zur direkten Glycosylierung der Indolen ist noch nicht bekannt mit

Ausnahme wenn Indol in Position 2 eine aktivierende Gruppe hat Es gibt mehrere

Moumlglichkeiten ein Indol-ribonukleosid zu synthetisieren enzymatisch (Abbildung 46 III)

oder uumlber Indolin (Abbildung 46IV) Die beiden Methoden haben sehr schlechte

4 Chemische Synthesen 36

Ausbeuten Die Methode uumlber Desoxy-nukleosid hat mehrere Syntheseschritte mit

hohen Ausbeuten (Abbildung 46 II)

Abbildung 46 Die Moumlgliche Synthesewege Indol-Ribo-Nukleosid

Erste Methodeauswahl war die direkte Glycosylierung mit geeignet geschuumltzter Ribose

(Abbildung 47) Die Methode war nicht erfolgreich und die Optimierung durch

veraumlnderte Basen und Reaktionszeiten lieferte das gewuumlnschte Produkt in maximaler

Ausbeute von 4 Aufgrund mehrerer entstandener Nebenprodukte von denen nur die

Gewuumlnschte vollstaumlndige Analytik hat war die Trennung erschwert Alle Reaktionen

befinden sich in Abbildung 47 mit tabellarisch vorgestellten Bedingungen der

Reaktionen

INDOL-RIBONUKLEOSID

I Indol+Ribose II Indol + Desoxyribose

III Transfer Glycosilierung

IV Indolin+ Ribose

Mehrere Synhteseschritte

Schlechte Ausbeute Schlechte Ausbeute

4 Chemische Synthesen 37

Abbildung 47 Versuchte Glycosilierungsreaktionen

Die Desoxy-Glycosylierung mit einer geeignet geschuumlzten α-Cl-Desoxyribose liefert das

gewuumlnschte Nukleosid in hohen Ausbeuten Aufgrund des Anionangriffs und einer

kurzen Reaktionszeit liefert die Glycosylierungsreaktion nur reine szlig-Nukleoside

421 Darstellung von 35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid

Zur Synthese der Indol-Nukleoside und des 9-N-Purin-Nukleosids muss zunaumlchst 35-

Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid (Rolland at al 1997) synthetisiert

werden (Abbildung 48) Die Synthese verlaumluft in drei Syntheseschritten ohne

Aufreinigung Als Ausgangsprodukt dient 2-Desoxy-D-Ribose Die Methylierung am

anomeren Zentrum erfolgt unter Saumlurekatalyse mit 1-iger methanolischer HCl-Loumlsung

4 Chemische Synthesen 38

Die kurze Reaktionszeit gewaumlhrleistet dass nur die reaktivste Hydroxygruppe methyliert

wird 34 nicht jedoch die 3 und 5-Position Nach Neutralisation mit NaHCO3 koumlnnen die

Toluoylschutzgruppen eingefuumlhrt werden 35 Diese sind sowohl unter den Bedingungen

der Glycosilierung als auch im sauren Medium der anschlieszligenden Chlorierung stabil

Der wichtigste Punkt dieser Reaktion ist die Chlorierung in einem Temperaturbereich

von bis 25degC faumlllt das gewuumlnschte α-Isomer in konzentrierter Essigsaumlureloumlsung aus

Dieser Reaktionsschritt bestimmt die Reinheit des Produktes Die entstandene α-Chloro-

furanose 36 isomerisiert in saurer Loumlsung Deswegen muss die Reaktion

schnellstmoumlglich beendet und aufgearbeitet werden Maximale HCl Konzentration wird

mit einer Mischung aus Essigsaumlure Wasser und Acetylchlorid erreicht Durch die

Aufarbeitung muss der Rest der Essigsaumlure komplett entfernt werden sonst ist die

Hydrolyse und Isomerisierung bei der Lagerung moumlglich Die erreichten Ausbeuten mit

dieser Reaktionsfuumlhrung variieren zwischen 60 und 70 Das so erhaltene Produkt

enthaumllt weniger als 01 des szlig-Isomeres

OHO

OH

OHAcClMeOH

25 Min RTO

HO

OH

OCH3

p-Me-C6H4-COClPy

RT12 Std

ORO

OR

OCH3

R=p-Me-C6H4-C(O)-

AcClCH3COOHH2O

15 Min

ORO

ORCl

34

35 36 60-70

Abbildung 48 Darstellung von 35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid

421a Die Glycosilierungs-Reaktion von Indole und 9-Deazapurin

Die Synthese des Indol Ribonukleosides und 9-N-Deazapurins besteht aus mehrstufigen

Prozessen Durch Deprotonierung der Nukleo-Base mit Natriumhydrid unter 10

4 Chemische Synthesen 39

minutigen Ruumlhren wird das Anion gebildet Die Glycosylierungsreaktion laumluft sehr

schnell ( 20 bis 30 min ) unter einem Anionangriff Dadurch werden nur reine szlig-

Nukleoside (37) in fast quantitativen Ausbeuten geliefert Die Reaktion findet in der

konzentrierten Loumlsung statt Die Ausbeuten Glycosilierungsreaktionen fuumlr Indole liegen

zwischen 90 und 99 Aufgrund der schlechten Loumlslichkeit des 9-Deazapurin liefert

die Reaktion in dies Fall eine Ausbeute von weniger als 90 Eine Verlaumlngerung der

Reaktionszeit verbessert die Ausbeute nicht weil der α-Cl-zucker isomerisiert wurde

und dadurch auf DC ein zweites Isomer beobachtet werden konnte Nach der

Glycosilierung werden die Toluoylschutzruppen unter basischen Bedingungen

abgespalten (38) Die Reaktion erfolgt mit katalytischer Menge der Bases bei

Raumtemperatur

N

F

F

H

MeCN 10 Min

NaH

N

F

F

OOTol

OTolCl

+20 Min

N

F

F

OTolO

OTol 37 99

MeONaMeOH

RT 2h

N

F

F

OHO

OH 38 98

OsO4 NMO

RT 20Std

N

F

F

OHO

HO OH

TBDPSCl

Pyridin RT 24 Std

N

F

F

OTBDPSO

OH 39 88

N

F

F

OTBDPSO

OMs

MsCl

PyCH2Cl2 4 Std

40 99

N

F

F

OHO

Bu4NF THF

50degC 2 Std

41 99 42 68

Abbildung 49 Synthese von 1acute-Desoxy-1acute-(46-difluorindolyl)-szlig-D-ribofuranose 42 mit mechanistischer Darstellung der Glycosilierungsreaktion

4 Chemische Synthesen 40

Durch die Reaktionsfuumlhrung bedingt koumlnnen keine α-Nukleoside entstehen Dazu

wurden ROESY-NMR Spektren aufgenommen Zur Bestaumltigung der szlig-Nukleoside wurde

die raumlumliche Naumlhe zwischen dem Proton an C1acute und dem Proton an C4acute identifiziert Im

Fall des α-Nukleosides sollten somit keine ROE-Signale zwischen diesen Protonen zu

messen sein Abbildung 410 zeigt einen Ausschnitt aus den ROESY-NMR Spektren

von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol

N

OHO

OHHH

ROE

OHO

OHH

N

F

H

F

Abbildung 410 Ausschnitt eines 400 MHz ROESY-NMR-Spektrums von1-(2acute-

desoxy-β-D-erythro- pentofuranosyl)-7-fluorindol

Die selektive Schuumltzung der 5acute-Hydroxigruppe erfolgt mit TBDPSCl in hohen Ausbeuten

(39) Die Mesylierung der 3acute-Hydroxigruppe liefert das komplett geschuumltzte Nukleosid

(40) in quantitativer Ausbeute Mittels tetra-Butylamoniumfluorid erfolgt die Entschuumltzung

4 Chemische Synthesen 41

von 5acute- und Eliminierung der 3acute-Gruppe in einem Reaktionsschritt (Abbildung 49 41)

Mit Osmiumtetroxyd als Katalysator wird die Doppelbindung in Anwesenheit von N-

Methylmorpholin-4-oxid und Wasser- dixydroxyliert (42) Die Mechanistische

Darstellung der Dihydroxylierungsreaktion befindet sich in Abbildung 411 Die

Gesamtausbeute der erhaltenen Nukleoside variiert zwischen 45 und 70

RR

OH

OH

H2O

OsO

O

O

O

R

R

O

O

Os

O

O

NMO

NMM

R

R

O

O

Os

O

O

R

R

O

O

Os

R

R

O

O O

R

RO

Os

R

R

O

O

OH

O

OH

H2O

RR

OH

OH

H2O

RR

R

RO

Os

R

R OO

O

2-

411 Mechanistischer Darstellung der Dihydroxilierungsreaktion mit OsO4

Alle synthetisierten Nukleoside wurden auch als Ribonukleoside durch

Kristallstrukturanalyse nachgewiesen Die Kristallstruktur des 6-Fluoroindol-Nukleosids

befindet sich in Abbildung 412

4 Chemische Synthesen 42

Abbildung 412 Kristallstruktur von 6-Fluoroindol-Nukleosid

421b Glycosilierung von 7-N-Purin

Die Glycosilierungsreaktion zum Nukleosid wurde nach der Methode von H Vorbruumlggen

durchgefuumlhrt (Vorbruumlggen 1981a) Diese fuumlr Purine und Benzimidazole geeignete

Nukleosidsynthese liefert unter Friedel-Krafts-Katalyse szlig-N1-verknuumlpfte Nukleoside in

hohen Ausbeuten Basierend auf der Silyl-Hilbert-Johnson-Reaktion wird bei der

Vorbruumlggen- Glycosilierung ein peracetylierter Zucker 44 mit einer Nukleobase in

Acetonitril in Anwesenheit eines schwachen Friedel-Krafts-Katalysators oder einer

Lewissaumlure wie zB (Trimethylsilyl)trifluormethansulfonat umgesetzt Hierbei finden drei

Prozesse statt

bull die Bildung eines elektrophilen Zuckerkations 45 unter Nachbargruppenbeteiligung

bull die Silylierung der Nucleobase mit NO-Bis(trimethylsilyl)acetamid (BSA) idealerweise

unter Bevorzugung der Position N1

bull die Reaktion zum Nukleosid unter Beteiligung der beiden Komponenten

Die Reaktion verlaumluft unter thermodynamischer Kontrolle und liefert reine szlig-Nukleoside

da die silylierte Nukleobase nur von einer Seite die Zuckerebene angreifen kann

(Abbildung 413) Das intermediaumlre Zuckerkation 45 entsteht durch Abspaltung eines

Trimethylsilylacetylesters Der protonierte Fuumlnfring steht dann in der α-Position an der

4 Chemische Synthesen 43

Ribose Die Silylierung der Nukleobase 43 welche die Loumlslichkeit des Purins 43 in

Acetonitril deutlich erhoumlht liefert aufgrund der Delokalisation des N-Wasserstoffs zwei

Intermediate Die gewuumlnschte N7-silylierte Nukleobase und das N9-Isomer Folglich

erhaumllt man nach Umsetzung mit dem Zuckerkation 45 ein Produktgemisch aus 2acute3acute5acute-

Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 7-N-purinyl)-szlig-D-ribofuranose 46 und 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-

desoxy-1acute-( 9-N-purinyl)-szlig-D-ribofuranose 47

N

NN

NH

N

NN

N

N

NN

N

Si

Si

+BSA

N

NN

N

OAcO

AcO OAc

+

46 18O

AcO

AcO OAc

OAcO

AcO

AcO O

O

TMSOTf

NaOMeMeOH

48 97

OTf

43

4544

N

NN

N

OAcO

AcO OAc 47 66

N

NN

N

OHO

HO OH

Abbildung 413 Synthese von 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purinyl)-szlig-D-ribofuranose 48 mit mechanistischer Darstellung der Glycosilierungsreaktion nach Vorbruumlggen

Das Produktverhaumlltnis im aufgefuumlhrten Beispiel betraumlgt 137 Die Unterscheidung der

beiden Isomere war mittels 2D-NMR-Spektroskopie moumlglich In ROESY-Experimenten

4 Chemische Synthesen 44

konnte fuumlr das gewuumlnschte Isomer 46 ein intensiver Kreuzpeak H1acute und H6 und eine

schwache Kupplung zwischen H5acute und H6 Die Aufnahme des Spektrums der

Verbindung 47 zeigte diese Kupplungen nicht

Fuumlr die Deacetylierung von 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(7-N-purinyl)-szlig-D-

ribofuranose 46 bieten sich zwei chemische Varianten an Zum einen die Abspaltung der

Schutzgruppe unter milden basischen Bedingungen durch 20-stuumlndiges Ruumlhren in

ammoniakalischem Methanol (Neilson 1971) Ammoniakalisches Methanol kann durch

Einleiten von NH3 in MeOH bei -20degC hergestellt werden und ist bei dieser Temperatur

lagerbar Die Reaktion verlaumluft in guten Ausbeuten Das waumlhrend der Reaktion

entstehende Acetamid ist jedoch relativ schwer abtrennbar und fuumlhrt bei der

Auftrennung zu Ausbeuteverlusten Aus diesem Grund wie auch wegen der langen

Reaktionszeit wurde auf die klassische Entschuumltzung durch katalytische Mengen von

Natrium-Methanolat zuruumlckgegriffen Die Reaktion erfolgt in absolutem Methanol bei

Raumtemperatur und ist nach Zutropfen des Methanolats bei einstuumlndigem Ruumlhren

beendet Die Aufreinigung des entschuumltzten Nukleosids 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purinyl)-szlig-D-

ribofuranose 48 erfolgt uumlber eine Saumlulenchromatographie

43 Synthese der RNA-Bausteine

Zur Synthese eines in der RNA-Festphasensynthese kupplungsfaumlhigen Bausteines

muumlssen zunaumlchst die 5acute- und die 2acute-Hydroxygruppen orthogonal geschuumltzt werden

Anschlieszligend erfolgt die Phosphitylierung zum Phosphoramidit

431 Dimethoxytritylierung der 5acute OH-Funktion

Als Standardschutzgruppe in der Nukleosidchemie fuumlr die 5acute-Position hat sich die 44acute-

Dimethoxytriphenylmethylgruppe etabliert Diese kann in guten Ausbeuten eingefuumlhrt

werden und waumlhrend der Oligonucleotid-Festphasensynthese schnell und effizient mit

Trichloressigsaumlure (TCA) abgespalten werden Dabei wird die Menge an abgespaltenem

Tritylkation detektiert und zur Verfolgung der Kupplungsausbeute und -effizienz

herangezogen

4 Chemische Synthesen 45

Die 44acute-Dimethoxytriphenylmethylgruppe wird bei Raumtemperatur in Pyridin und

Triethylamin eingefuumlhrt (Abbildung 414 Smith 1962 Schaller 1963) Aufgrund der

hohen Reaktivitaumlt des primaumlren 5acute-Alkohols erfolgt die Reaktion selektiv an dieser

Position Das bei der Reaktion entstehende HCl wird durch den Uumlberschuss an Pyridin

abgepuffert Alle Nukleoside konnten in sehr guten Ausbeuten hergestellt werden

OHO

HO OH

N

F

ODMTrO

HO OH

12 eq DMTrCl

Pyridin Et3N

N

F

50 7549

Abb414 Synthese der tritylierten Verbindung 50

432 Die TBDMS-Schutzgruppe

Zur Protektion der 2acute-Hydroxygruppe waumlhrend der RNA-Festphasensynthese werden

ia Silylschutzgruppen verwendet (Ogilvie 1974a amp 1978b) Diese koumlnnen nach

erfolgter Oligoribonukleotidsynthese mit Fluoridionen abgespalten werden (zur RNA-

Festphasensynthese und der Aufreinigung von Oligonukleodtiden (siehe Kapitel 6 und

11) In den letzten Jahren hat sich die tert-Butyldimethylsilyl(TBDMS)-Gruppe als

Standard in der Phosphoramiditchemie durchgesetzt

Zur Synthese 2acute-TBDMS-geschuumltzter Nukleoside werden die 5acute-geschuumltzten Nukleoside

in einer 11-Mischung aus Pyridin und THF geloumlst und mit tert-Butyldimethylchlorsilan

4 Chemische Synthesen 46

(1M Loumlsung in THF) versetzt (Abbildung 415) Dabei entsteht immer ein Gemisch aus

dem 2acute- und 3acute-Regioisomer Der Zusatz von Silbernitrat bewirkt eine Steigerung des

Anteils an 2acute-O-tert-Butyldimethylsilyl-substituiertem Produkt (Hakimelahi 1982)

Zudem ermoumlglicht das cis-Diol-System der Ribose eine Wanderung der Schutzgruppe

von der 2acute-Position zur thermodynamisch guumlnstigeren 3acute-Position (Jones amp Reese

1979) Dies wird vor allem in polaren Loumlsungsmitteln beobachtet und traumlgt zu deutlichen

Ausbeuteverlusten bei

ODMTrO

HO OH

ODMTrO

HO OTBDMS

THFPy RT 20 Std

NF N

F

F F

ODMTrO

TBDMSO OH

NF

F

+

52 40 53 38

TBDMSClAgNO3

51

Abbildung 415 Einfuumlhrung der TBDMS-Schutzgruppe

Die Trennung der 2acute- und 3acute-Regioisomeren war in alle Faumlllen nur uumlber praumlparative

HPLC moumlglich Die Charakterisierung und Unterscheidung der Isomeren erfolgte durch

1H1H-COSY-NMR-Spektroskopie

433 Phosphitylierung

Die Umsetzung des 5acute- und 2acute-geschuumltzten Nukleosids 52 zu kupplungsfaumlhigem

Monomeren das in der RNA-Festphasensynthese eingesetzt werden kann erfolgt mit 2-

Cyanethyldiisopropylchlorphosphoramidit Dieses kann in zwei Substitutionsreaktionen

aus PCl3 3-Hydroxypropionitril und Diisopropylamin hergestellt werden (Sinha 1983)

Zur Synthese des nukleosidischen Phosphoramidits 54 (Abbildung 416) wurden die

Verbindungen in Acetonitril geloumlst mit Collidin und N-Methylimidazol als Aktivator

versetzt und auf 0degC abgekuumlhlt Nach Zugabe des Phosphitylierers wurde zunaumlchst im

4 Chemische Synthesen 47

Eisbad und anschlieszligend bei Raumtemperatur geruumlhrt Um die Bildung von H-

Phosphonaten zu vermeiden ist darauf zu achten dass nur kurze Zeit bei

Raumtemperatur geruumlhrt wird

ODMTrO

HO OTBDMS

ODMTrO

O OTBDMS

P CNN

(iPr)2NP(Cl)OCH2CH2CNN-Me-Imidazol

sym-Collidin CH3CN0degC RT 40 Min

NF N

F

F F

52 54 68

Abb 416 Synthese der Phosphoramidit 54

Bei der Isolierung des Reaktionsproduktes ist zur Abtrennung des sym Collidins mit

chromatographischen Methoden oft ein zweiter Trennschritt notwendig Wird bei der

Aufarbeitung die organische Phase jedoch mit 001M Zitronensaumlure ausgeschuumlttelt geht

das Collidin durch Protonierung direkt in die waumlssrige Phase uumlber (Wozninak 1997) Die

Dimethoxytrityl-Schutzgruppe ist unter diesen Bedingungen stabil und man erhaumllt

bereits vor der saumlulenchromatographischen Trennung ein relativ sauberes Rohprodukt

Das gewuumlnschte Phosphoramidit kann dann mit einer kurzen Chromatographie-Saumlule

schnell und effizient isoliert werden

Bei der Reaktion entstehen als Produkt zwei Diastereomere welche bei der

Aufreinigung uumlber praumlparative Duumlnnschichtchromatographie nicht getrennt werden

muumlssen Beide Isomere koumlnnen in der Festphasensynthese eingesetzt werden Das

TBDMS-geschuumltzte Phosphoramidit 54 konnte in einer Ausbeute von 68 hergestellt

werden Die Charakterisierung der Phosphoramidite erfolgte sowohl uumlber 1H-NMR-

Sprektroskopie und ESI-Massenspektrometrie als auch uumlber 31P-NMR (Abbildung 417

und Abbildung 418)

4 Chemische Synthesen 48

00101020203030404050506060707080809090100100110110120120130130140140150150160160170170180180190190 Abb417 31P-NMR-Spektrum von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert- butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- 5-fluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose 57

Abb418 31P-NMR-Spektrum von 5acute-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (4-fluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose 56

4 Chemische Synthesen 49

44 Syntheseuumlbersicht

Zur besseren Uumlbersicht der in Kapitel 4 vorgestellten Synthesen ist in Abbildung 419

der Syntheseweg zu den Indol-Amiditen 54-59 Abbildung 420 beschreibt die

Darstellung des 7-N-Purin-Amidit und die Abbildung 421 die Darstellung des 9-

Deazapurin-Amidit

4 Chemische Synthesen 50

R=p-Me-C6H4-CO

1 NaHMeCN 10 Min

20 MinMeONaMeOH

RT 2h2

2 MsClPyCH2Cl245hRTBu4NF THF

50degC 2h

OsO4 NMO

20h RT

N

R4

R2

R1

R3

OHO

OH

N

R4

R2

R1

R3

OTolO

OTol

1TBDPSClPy24hRT N

R4

R2

R1

R3

OTBDPSO

OMs

N

R4

R2

R1

R3

OHO

N

R4

R2

R1

R3

OHO

HO OH

N

R4

R2

R1

R3

H

DMTrCl Pyridin Et3N

RT 24h

OTolO

OTolCl

N

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

HO OH

TBDMSClTHFPyr AgNO3

RT 20hN

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

TBDMSO OH

N

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

HO OTBDMS

+

NP

OCN

Cl

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CN

N

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

O OTBDMS

PCNN

55 R1 R2 R3 R4= H56 R1=F R2 R3 R4= H57 R2=F R1 R3 R4= H58 R3=F R2 R3 R4= H59 R4=F R1 R2 R3= H54 R1R3=F R2 R4= H

Abbildung 419 Synthese der Phosphoramidite 54-59

4 Chemische Synthesen 51

O

AcO

OAcN

N NH

N

OAc

AcO

+BSA TMSOTf

CH3CNMicrowelle

O

HO OH

HO

N

NN

N

O

AcO OAc

AcO

N

NN

N

O

AcO OAc

AcO

N

NN

N

+

46 18 47 66

MeONaMeOH

DMTrCl Pyridin Et3N

RT 24h

O

HO OH

DMTrO

N

NN

N

TBDMSCl THFPyr AgNO3

RT 20h

O

HO OTBDMS

DMTrO

N

NN

N

O

TBDMSO OH

DMTrO

N

NN

N

+

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CNN

PO

CN

Cl

O

O OTBDMS

DMTrO

N

NN

N

PCNN

63 62

43 44

48 97

60 58

61 36 62 33

Abbildund 420 Synthese des 7-N-Purin Phosphoramidits 63

4 Chemische Synthesen 52

NO EtONaEtOH OEtEtO

OO

NH2

48+72 Std RT

HNEtOO

H2N

H2NCH=NH AcOH

EtOH 16h reflux

HN

N

HN

O

POCl3

Reflux 3 Std

N

N

HN

Cl

H2 PdC

10 Std

N

N

HN

R=p-Me-C6H4-CO

1 NaHMeCN 10 Min

20 Min2O

TolO

OTolCl

N

N

N

OTolO

OTol

MeONaMeOH

RT 2h

N

N

N

OHO

OH

N

N

N

OTBDPSO

OMs

2 MsClPyCH2Cl245hRT

1TBDPSClPy24hRT Bu4NF THF

50degC 2h

OsO4 NMO

20h RT

N

N

N

OHO

N

N

N

OHO

HO OH

DMTrCl Pyridin Et3N

RT 24h

N

N

N

ODMTrO

HO OH

TBDMSClTHFPyr AgNO3

RT 20h

N

N

N

ODMTrO

TBDMSO OH

N

N

N

ODMTrO

HO OTBDMS

+

NP

OCN

Cl

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CN

N

N

N

ODMTrO

O OTBDMS

PCNN

72 73

30 31 46

32 85 64 85

65 76 66 75

67 93 68 36

69 54 70 32 71 32

Abbildung 421 Synthese des 9-Deazapurin Phosphoramidits 61

4 Chemische Synthesen 53

45 Abasischer Baustein

Fuumlr umfassende Untersuchungen zu Basenstapelungswechselwirkungen gehoumlrt ein

Vergleich der zu untersuchenden Verbindungen mit einem abasischen Baustein Ein

abasischer Baustein traumlgt keine Nukleobase und kann somit nicht durch

Basenstapelungswechselwirkungen zur Stabilitaumlt einer Doppelhelix beitragen

Ausgehend von D-Ribose wurde erst 235-Tri-O-benzyl-ribofuranose synthetisiert Um

einen abasischen Baustein zu erhalten muss die Hydroxylgruppe an C1 entfernt

werden Dazu wurde Ausgangprodukt 73 in Acetonitril geloumlst und mit Bortrifluorid-

Ethyletherat und Triethylsilan versetzt (Purdy et al 1994) Nach einer Reaktionszeit von

15 Stunden ist die Reaktion beendet Im Gegensatz zu den Dehydroxylierungen der C-

Nukleoside wird die Reaktion bei Raumtemperatur durchgefuumlhrt Nach Aufarbeitung

erhaumllt man 235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose 74 in 884 iger Ausbeute

Die Abspaltung der Schutzgruppen verlief in EthanolCyclohexen-Loumlsung mit

Palladiumhydroxid (20) auf Kohle (Hossain et al 1998) in guten Ausbeuten Bei der

Reaktion handelt es sich wie bei den C-Nukleosiden um eine Transfer-Hydrogenolyse

bei der Cyclohexen als Wasserstoff-Donor fungiert (Hanessian et al 1981) Nach vier

Stunden sieden unter Ruumlckfluszlig sind alle drei Benzyl-Schutzgruppen abgespalten und 1-

Desoxy-D-ribofuranose 75 wird mit 953 iger Ausbeute als farbloser Feststoff erhalten

Die folgenden Syntheseschritte zum Amidit sind den der anderen bisher beschriebenen

Amiditbausteine aumlhnlich Zuerst wird die 5acute-Hydroxylfunktion mit Dimethoxytriphenyl-

methylchlorid geschuumltzt Die anschlieszligende Schuumltzung mit TBDMSCl in PyridinTHF in

Gegenwart von Silbernitrat liefert wie erwartet ein Isomerengemisch aus an 2- bzw 3-

Position geschuumltztem Zucker Im Gegensatz zu allen anderen bisher beschriebenen

Benzol- und Benzimidazol-Nukleosiden zeigen beide TBDMS geschuumltzten Isomere des

abasischen Bausteins keine Wanderungstendenz der TBDMS Schutzgruppe Aus

diesem Grund kann anhand der Ausbeuten der Einfluss des Silbernitrates auf die

Groumlszligenordnung des Isomerenverhaumlltnisses gezeigt werden Das fuumlr die weitere

Synthese benoumltigte 2-TBDMS geschuumltzte Isomer 78 entsteht 22-fach haumlufiger als das

3-TBDMS geschuumltzte Isomer 77 (603 zu 273 )

4 Chemische Synthesen 54

TBDMSClTHFPyr AgNO3

RT 20 StdO

DMTrO

TBDMSO OH

ODMTrO

HO OTBDMS

+

NP

OCN

Cl

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CN

ODMTrO

O OTBDMS

PCNN

OBnO

BnO OBn

OHBF3OEt2 Trietylsilan

CH3CN 15 StdO

BnO

BnO OBn

Pd(OH)2

n-HexanEtOHReflux 4 Std

OHO

HO OH

DMTrCl Et3N

Py RT 4 Std

ODMTrO

HO OH

79 48

78 6077 27

74 88 75 95

76 86

73

Abbildung 422 Syntheseuumlbersicht fuumlr 3-O-(2-Cyanethoxydiisopropylphosphin)-5-O-

(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribo-furanose 79

Die Phosphitylierung von 5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-

butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-ribofuranose 78 liefert unter klassische Bedingungen das

gewuumlnschte Produkt 79 mit einer Ausbeute von 478 (Abbildung 422)

5 Kristallstrukturanalysen 55

5 Kristallstrukturanalysen

Ein Kristall ist ein geordnetes supramolekulares System und entsprechend Dunitz bdquoa

supramolecular par excellenceldquo (Dunitz 1996) Die Roumlntgen Einkristallstrukturanalyse

liefert genaue Informationen uumlber die Strukturen von molekularen Komplexen und die

Nichtbindenden Wechselwirkungen zwischen den Atomen im festen Zustand Diese

Technik hat sich zur bedeutendsten in der Strukturaufklaumlrung entwickelt

Alle Datenbanken die Informationen uumlber Kristallstrukturen erhalten sind

exponential gewachsen und werden genutzt um Informationen uumlber chemische

Wechselwirkungen zu erhalten

Die sind die Grundlagen fuumlr die intensive Untersuchung klassischer H-bindungen und

in letzten Zeit werden sie genutzt um schwaumlchere H-Bindungen beispielsweise C-

HO C-HhellipN C-HhellipCl zu untersuchen und aktuell werden C-HhellipF-C

Wasserstoffbruumlcken betrachtet Die Richtung die Energien die Entfernung relativ zu

den van der Waals Radien und Bindungslaumlngen sind nuumltzliche Kriterien um H-

Bruumlcken zu klassifizieren In diesem Zusammenhang sind C-Hπ Wechselwirkungen

als Wasserstoffbruumlcken definiert worden

Es koumlnnen Parallelen zwischen der Strukturaufklaumlrung aus Modellsystemen in

fluumlssiger Phase und denen die die Supramolekulare Natur eines molekularen

Netzwerks im festen Zustand definieren gezogen werden

51 Bragg-Gleichung

Roumlntgenstrahlung entsteht wenn in einem Atom die inneren Elektronen ihre Bahn

um den Kern aumlndern und dabei Energie abgeben oder wenn schnelle Elektronen um

die Kurve fliegen oder abrupt gebremst werden Wilhelm Conrad Roumlntgen entdeckte

5 Kristallstrukturanalysen 56

im Jahr 1895 zufaumlllig eine neue Art von Strahlung Er wusste nicht welcher Natur sie

war und nannte sie X-Strahlung

Trifft Roumlntgenstrahlung auf einen Kristall so wird dieser von einem Groszligteil der

Strahlung ungehindert durchdrungen Allerdings wird auch beobachtet dass

Strahlungsanteile durch den Kristall zum Teil erheblich abgelenkt werden ein

Phaumlnomen das man als Roumlntgenbeugung bezeichnet Montiert man hinter dem

Kristall eine Fotoplatte um die abgelenkten Strahlungsanteile sichtbar zu machen

erhaumllt man darauf charakteristische Muster Ursache hierfuumlr ist nach einer

klassischen Vorstellung die Reflexion oder Beugung von Roumlntgenstrahlung an

Schichten innerhalb des Kristalls die sich wie halbduchlaumlssige Spiegel (Abbildung

51) verhalten so genannten Netz- oder Gitterebenen

Nur wenn die Bragg Gleichung erfuumlllt ist dann wird die maximale Intensitaumlt vom

Kristall gebeugt (BraggampBragg 1913)

nλ=2d sin(θ)

Abbildung 51 Braggsche Reflexionsbedingung

λ-Wellenlaumlnge

d-Netzebenenabstand

θ-Glanzwinkel

n-ganze Zahl

5 Kristallstrukturanalysen 57

52 Kristallstrukturanalysen der Nukleosidanaloga

Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen von allen Fluorindol-Nukleosiden und von

7-N-Purin-Nukleosid Einkristalle und daraus Kristallstrukturen zu erhalten Die

Kristalle wurden aus Wasser oder aus einer Mischung aus Methanol und Wasser bei

Raumtemperatur oder bei 4degC erhalten Die vollstaumlndigen Datensaumltze der

Roumlntgenstrukturanalysen befinden sich in Anhang Teil A Alle Kristalldaten sind in

Tabelle 51 gezeigt

Nukeosid kristallisiert

aus

Temperatur [ degC ]

Kristallsystem Raumgruppe Zucker-konformation

4FI MethanolWasser 4degC monoklin P21 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

5FI Methanol 4degC orthorombisch P212121 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

6FI Methanol 4degC orthorombisch P212121 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

7FI Methanol 4degC monoklin C2 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

46DFI Methanol 4degC orthorombisch

P212121 C3acute-endo

7NP MethanolWasser 4degC orthorombisch

P212121 C2acute-endo

Tabelle 51 Kristalldaten des Nukleosidanaloga

Alle erhaltenen Kristalle sind entweder in einem orthorombischen oder in einem

monoklinen Kristallsystem kristallisiert Die Kristalle weisen immer eine hydrophile

Schicht aus den Fluoraromaten auf

Die FH Abstaumlnde zwischen dem Fluoratom und einem Wasserstoffatom welches

sich in ortho-Position zu einem Fluoratom eines im Kristall gegenuumlberliegenden

Molekuumlls befindet variiert zwischen 230 Aring bei 7FI und 269 Aring bei 4FI Die

5 Kristallstrukturanalysen 58

gemessenen FH Abstaumlnde sind deutlich kuumlrzer als die Summe der van-der-Waals

Radien von Fluor und Wasserstoff mit 255 Aring auszliger bei 4FIwobei dieser Abstand

269 Aring betraumlgt somit kann von FH Wechselwirkungen gesprochen werden

Bedingt durch die FH Wasserstoffbruumlcke wird die Orientierung der Nukleoside

zueinander veraumlndert

Kristallpackungen von aromatischen Systemen sollten eine Fischgraumlten-Struktur

aufweisen Die Kristallpackungen der Fluorphenyl-nukleoside und Fluorindolyl-

nukleoside (Abbildung 52 a) weisen alle keine Fischgraumlten-Struktur auf Durch die

FH Wasserstoffbruumlcke kommt es zu einer gegenuumlberliegenden Orientierung der

Nukleoside (Abbildung 52 b) Die FH Wasserstoffbruumlcken ziehen sich wie ein Netz

durch den Kristall Dies ist in Abbildung 52 verdeutlicht Die gestrichelten Linien

sollen dabei die Wasserstoffbruumlcken symbolisieren

a) b)

Abbildung 52 a) Kristallpackung von 1acute-Desoxy-1acute-phenyl-szlig-D-ribofuranose b) Kristallpackung von 1acute- Desoxy-1acute-(6-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

Die Orientierung der Nukleobasen zueinander ist aufgehoben Stattdessen nehmen

die Nukleobasen eine Orientierung ein wie sie von Molekuumllen mit starken

Basenstapelungswechselwirkungen bekannt ist

5 Kristallstrukturanalysen 59

Im Fall der Kristallpackung von 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose kann man

eine andere Kristallpackung erkennen Diese Kristallpackung zeigt keine Base ndashBase

Wechselwirkung auszliger π-π Stacking Die Molekuumlle sind so orientiert dass die Base

immer mir einer Zucker-Schicht verbunden ist (Abbildung 53) Das bedeutet dass

immer eine Zucker-Untereinheit bzw eine aromatische Nukleobase eine Schicht

bilden

Abbildung 53 Kristallpackung von 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Zusammenfassend laumlsst sich uumlber die erhaltenen Kristallstrukturen sagen dass die

Grundstruktur durch OH Wasserstoffbruumlcken und den hydrophilen ndash lipophilen

Aufbau der Nukleoside dominiert wird Wenn Fluor durch seine Position an der

5 Kristallstrukturanalysen 60

aromatischen Nukleobase aber in der Lage ist FH Wasserstoffbruumlcken auszubilden

so sind diese doch stark genug um die resultierende Kristallpackung fundamental zu

veraumlndern Immer wenn Fluor eine Wasserstoffbruumlcke eingeht kommt es nicht zu der

erwarteten Fischgraumlten-Struktur sondern zu einer Orientierung der Nukleobasen

zueinander Die gemessenen FH Wasserstoffbruumlcken gehoumlren zu den staumlrksten

ihrer Art dh sie weisen mit die kuumlrzesten bekannten FH Abstaumlnde auf (auszliger bei

1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose In Abbildung 54 ist das von Thalladi

und Mitarbeitern (Thalladi et al 1998) gefundene Ergebnis einer Suche in der

Cambridge Structural Database fuumlr FH Abstaumlnde und Winkel von

Wasserstoffbruumlcken des Typs Cspsup2-FH-Cspsup2 zu sehen Die in dieser Arbeit

untersuchten Molekuumlle sind als rote Kreise in der Abbildung hinzugefuumlgt

Abb 54 C-FH Abstaumlnde und Winkel von Wasserstoffbruumlcken des Typs Cspsup2-FH-

Cspsup2 (Thalladi et al 1998) ergaumlnzt mit den in Arbeit von DrAleksandra

Zivkovic (gruumln) und DrJoumlrg Parsch (rot) und von dieser Arbeit (blau)

gefundenen Werten

Mit 230 pm ist der FH Abstand bei 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorphenyl)-szlig-D-ribofuranose

kristallisiert aus Methanol bei 20degC sogar der kuumlrzeste bisher in der Literatur

bekannte FH Abstand des Typs Cspsup2-FH-Cspsup2Dieser Wert ist von DrJoumlrg Parsch

5 Kristallstrukturanalysen 61

gemessen werden Die gleiche Abstand nur mit einem anderem Winkel zeigt 1acute-

Desoxy-1acute-(7-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

6 Oligonukleotide 62

6 Oligonukleotide

61 Synthese von Oligonukleotiden

Oligonukleotide sind langkettige Molekuumlle die aus einer beliebigen Abfolge von

Nukleotiden aufgebaut sind Durch die Entwicklung der Oligonukleotid-

Festphasensynthese wurde die rasche routinemaumlszligige Synthese von

Oligonukleotiden ermoumlglicht Der Aufbau von Oligonukleotiden aus Monomeren in

beliebiger Sequenz war ein Meilenstein in der Geschichte der Nukleinsaumlurechemie

und ermoumlglichte die Fortschritte auf dem Gebiet der therapeutische Oligonukleotide

und der Biotechnologie im Allgemeinen Die Grundlagen dafuumlr wurden durch Diester-

Triester- und die H-Phosphonatmethod Mitte der 70er Jahre des letzten

Jahrhunderts gelegt (Letsinger 1975 Letsinger 1976) R Letsinger konnte dabei auf

die Ergebnisse von Merrifield zuruumlckgreifen der die Festphasensynthese fuumlr

Polypeptide entwickelte (Merrifield 1963) Die Synthese an der festen Phase bietet

neben den hohen Ausbeuten an Oligonukleotid eine Reihe von Vorteilen Neben der

Automatisierbarkeit sind hohe Kupplungsausbeuten einfache Spuumllschritte zur

Entfernung uumlberschuumlssiger Reagenzien und eine einmalige effiziente Aufreinigung

am Ende der gesamten Synthese zu nennen

62 Die Phosphoramidit-Methode

Als Standardmethode zur Festphasensynthese von Oligonukleotiden hat sich jedoch

die Phosphoramidit-Chemie durchgesetzt (Beaucage amp Caruthers 1981 Sinha et al

1983 Caruthers 1987)

6 Oligonukleotide 63

Eine orthogonale Schutzgruppenstrategie ermoumlglicht die selektive Abspaltung

bestimmter Gruppen waumlhrend der Synthese und fuumlhrt somit zu einer effizienten

Kupplung der Phosphoramidite an die immobilisierten Nukleotide Die Synthese wird

auf Glaskuumlgelchen mit definierter Porenweite (CPG engl controlled pore glass 500

oder 1000 Aring Porengroumlszlige) als fester Phase durchgefuumlhrt Diese polymere Matrix ist im

verwendeten Loumlsungsmittel Acetonitril unloumlslich und inert Das erste Nukleosid ist

uumlber seine 3acute-Hydroxygruppe mittels eines basenlabilen Linkers (zB Succinyllinker)

mit der festen Phase verknuumlpft

ODMTrO

O OTBDMS

B

ODMTrO

HO OTBDMS

B

+1) 1H-tetrazol

2) Oxidation

PCNN

ODMTrO

O OTBDMS

B

PNC

O

OO

O OTBDMS

B

CPG

Abbildung 61 Phosphoramidit-Methode Die Synthese erfolgt in 3acute rarr 5acute-Richtung Der Zyklus wird durch die Entschuumltzung

der 5acute-Hydroxylgruppe mit 3iger Trichloressigsaumlure gestartet Die nach jedem

Kupplungsschritt durchgefuumlhrte Oxidation liefert den Phosphattriester (Abbildung

61) Durch die Aktivierung mit Tetrazol wird der Amiditbaustein zu einer sehr

reaktiven Spezies die zu so gut wie keine Nebenreaktionen zeigt

6 Oligonukleotide 64

Abbildung 62 Oligonukleotid-Festphasensynthesezyklus nach Caruthers

6 Oligonukleotide 65

63 Synthetisierte Oligonukleotide

Alle in dieser Arbeit synthetisierten Oligonukleotide wurden nach der Phosphoramidit-

Methode im 1 micromol Maszligstab an Syntheseautomaten PerSeptive Biosystems (Modell

Expedite 8905) hergestellt Es wurden vorgefertigte Saumlulen von PerSeptive

Biosystems mit CPG-Traumlgermaterial die das erste Nukleosid tragen eingesetzt Die

Standardnukleosidphosphoramidite und die uumlbrigen Synthesechemikalien sind

kommerziell erhaumlltlich (siehe Chemikalienliste) Die Standardkupplungszeit von 10

Minuten fuumlr RNA-Bausteine wurde fuumlr alle modifizierten Nukleotide uumlbernommen Bei

allen Oligonukleotiden wurde bei der Synthese die finale

Dimethoxytriphenylmethylgruppe abgespalten Zur besseren Uumlbersichtlichkeit

wurden die modifizierten Nukleoside die alle in RNA eingebaut wurden mit den in

Abbildung 63 aufgefuumlhrten Abkuumlrzungen versehen

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

N

N

9DP

OO

O OH

AS

Abbildung 63 Verwendete Abkuumlrzungen fuumlr die in RNA eingebauten modifizierten Nukleotide

6 Oligonukleotide 66

In dieser Arbeit wurden nur RNA Oligonukleotide untersucht die Duplexe bilden

koumlnnen Es wurden ein Adenosin-reicher Strang und ein Uridin-reicher Gegenstrang

synthetisiert Alle anderen Straumlnge gleichen diesen beiden in ihrer Sequenz mit

Ausnahme der in der Mitte der Straumlnge befindlichen Stelle fuumlr den Einbau der

modifizierten Nukleotide (S 5 bis S 25 Tabelle 61) Schlieszliglich wurden noch drei

13mer Oligonukleotide (S 26 amp S 27 amp S 28) fuumlr Untersuchungen der

Basenstapelungswechselwirkungen (Tabelle 62) synthetisiert

Name Uridin reiche Straumlnge Name Adenosin reiche Straumlnge

S1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3 S14 5acute-AAG AAG GAA AAG-3acute

S2 5acute-CUU UUC CUU CUU-3 S15 5acute-AAG AAU GAA AAG-3acute

S3 5acute-CUU UUC AUU CUU-3 S16 5acute-AAG AAA GAA AAG-3acute

S4 5acute-CUU UUC GUU CUU-3 S17 5acute-AAG AAC GAA AAG-3acute

S5 5acute-CUU UUC IUU CUU-3 S18 5acute-AAG AAI GAA AAG-3acute

S6 5acute-CUU UUC 4FIUU CUU-3 S19 5acute-AAG AA4FI GAA AAG-3acute

S7 5acute-CUU UUC 5FIUU CUU-3 S20 5acute-AAG AA5FI GAA AAG-3acute

S8 5acute-CUU UUC 6FIUU CUU-3 S21 5acute-AAG AA6FI GAA AAG-3acute

S9 5acute-CUU UUC 7FIUU CUU-3 S22 5acute-AAG AA7FI GAA AAG-3acute

S10 5acute-CUU UUC 46DFIUU CUU-3 S23 5acute-AAG AA46DFI GAA AAG-3acute

S11 5acute-CUU UUC 7NPUU CUU-3 S24 5acute-AAG AA7NP GAA AAG-3acute

S12 5acute-CUU UUC 9DPUU CUU-3 S25 5acute-AAG AAAS GAA AAG-3

S13 5acute-CUU UUC ASUU CUU-3

Tabelle 61 Synthetisierte 12mer Oligonukleotide

13 mer Oligonukleotide

S26 5acute-6FI AAG AAA GAA AAG-3

S27 5acute-46FI AAG AAA GAA AAG-3

S28 5acute-7FI AAG AAA GAA AAG-3

Tabelle 62 Synthetisierte 13mer Oligonukleotide

64 Aufreinigung von Oligonukleotiden

Die Aufreinigung der Oligonukleotide erfolgte uumlber Anionenaustausch-HPLC Diese

Methode ist geeignet um Oligonukleotide in houmlchster Reinheit zu erhalten Die

6 Oligonukleotide 67

Anionen-austausch-HPLC ist die Standardmethode zur Aufreinigung kurzer RNA-

Straumlnge

Die Anionenaustausch-HPLC trennt nach Ladungsunterschieden Das Prinzip dieser

sehr effektiven Methode beruht auf der Wechselwirkung des negativ geladenen

Ruumlckgrats eines Oligonukleotids mit auf der stationaumlren Phase immobilisierten

kationischen Gruppen Die gebundenen Oligonukleotide werden dann mit einem

Gradienten von steigender Ionenstaumlrke (Salzgehalt) von der Saumlule eluiert wobei das

gewuumlnschte Oligonukleotid stets zuletzt freigesetzt wird Dieses ist bedingt durch die

Methode stets mit groszligen Mengen an Salz verunreinigt und muss vor der

Verwendung entsalzt werden Dafuumlr stehen die Methoden der Gelfiltration und der

Dialyse zur Verfuumlgung In dieser Arbeit wurde die Gelfiltration verwendet Deren

Trennprinzip beruht auf der groumlszligenabhaumlngigen Diffusion der Probenmolekuumlle in

Poren der stationaumlren Phase Die polymeren Trennmaterialien wie zB Sephadex

G25 besitzen mikroskopische Poren in welche die kleinen Salzteilchen hinein

diffundieren waumlhrend die groszligen Oligonukleotid-Molekuumlle ausgeschlossen bleiben

und somit rasch eluiert werden Fuumlr die Entsalzung wurden in dieser Arbeit fertig

gepackte Sephadex-Saumlulen mit G25-Material die kommerziell erhaumlltlich sind

eingesetzt

Abbildung 64 zeigt beispielhaft das HPLC Diagramm von Strang 20 Es ist deutlich

das Hauptsignal des sauberen 12mer Oligonukleotides bei 204 Minuten zu

erkennen Die Signale vorher stammen von kuumlrzeren Oligonukleotiden wie sie bei

Abbruch der Synthese entstehen

6 Oligonukleotide 68

Abbildung 64 HPLC Spektrum von Strang S 20

Nach erfolgter Aufreinigung und Entsalzung wurden die Mengen des erhaltenen

Oligonukleotides durch UV-Spektroskopie quantifiziert Dazu wird die Extinktion der

Probe bei einer Wellenlaumlnge von 260 nm gemessen Der so erhaltene auch als

optische Dichte OD260 (engl optical density) bezeichnete Wert liefert bei bekanntem

Extinktionskoeffizienten nach dem Lambert-Beerschen Gesetz die Konzentration der

Probe Die Berechnung der Extinktionskoeffizienten ist in Experimentaler Teil

erlaumlutert Die fuumlr die hergestellten Oligonukleotide berechneten

Extinktionskoeffizienten sind in Tabelle 63 aufgefuumlhrt

6 Oligonukleotide 69

Name

Straumlnge

Extinktions-

koeffizient

[260nm]

S1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3 11028

S2 5acute-CUU UUC CUU CUU-3 9900

S3 5acute-CUU UUC AUU CUU-3 10408

S4 5acute-CUU UUC GUU CUU-3 1023

S5 5acute-CUU UUC IUU CUU-3 9900

S6 5acute-CUU UUC 4FIUU CUU-3 9900

S7 5acute-CUU UUC 5FIUU CUU-3 9900

S8 5acute-CUU UUC 6FIUU CUU-3 9900

S9 5acute-CUU UUC 7FIUU CUU-3 9900

S10 5acute-CUU UUC 46DFIUU CUU-3 9900

S11 5acute-CUU UUC 7NPUU CUU-3 10408

S12 5acute-CUU UUC 9DPUU CUU-3 10408

S13 5acute-CUU UUC ASUU CUU-3 10025

S14 5acute-AAG AAG GAA AAG-3acute 14392

S15 5acute-AAG AAU GAA AAG-3acute 14251

S16 5acute-AAG AAA GAA AAG-3acute 14518

S17 5acute-AAG AAC GAA AAG-3acute 14016

S18 5acute-AAG AAI GAA AAG-3acute 14016

S19 5acute-AAG AA4FI GAA AAG-3acute 14016

S20 5acute-AAG AA5FI GAA AAG-3acute 14016

S21 5acute-AAG AA6FI GAA AAG-3acute 14016

S22 5acute-AAG AA7FI GAA AAG-3acute 14518

S23 5acute-AAG AA46DFI GAA AAG-3acute 14016

S24 5acute-AAG AA7NP GAA AAG-3acute 14518

S25 5acute-AAG AAAS GAA AAG-3 13320

Tabelle 63 Errechnete Extinktionskoeffizienten

6 Oligonukleotide 70

65 Charakterisierung von Oligonukleotiden

Synthetisierte Oligonukleotide koumlnnen durch Messung der Molekuumllmassen der

erhaltenen Oligonukleotide auf ihren Erfolg hin kontrolliert werden Es laumlsst sich

mittels Massenspektrometrie feststellen ob alle Schutzgruppen der Nukleotide

vollstaumlndig abgespalten wurden Fuumlr massenspektrometrische Untersuchungen

standen zwei verschiedene Methoden zur Verfuumlgung Dies waren die Electrospray-

Ionisation- (ESI) und die matrixunterstuumltzte LaserdesorptionIonisation (matrix-

assisted laser desorptionionisation MALDI) Massenspektrometrie Beide Methoden

ermoumlglichen die unfragmentierte Analyse von Oligonukleotiden mit hoher

Empfindlichkeit Alle Oligonukleotide die in dieser Arbeit synthetisiert wurden

wurden mittels MALDI-Massenspektrometrie untersucht Die MALDI-Analyse ist im

Vergleich zur ESI-Massenspektrometrie weniger empfindlich gegenuumlber

Kontamination der Probe mit Salzen was durch Faumlllung mit Ammoniumacetat

waumlhrend der Probenvorbereitung noch unterstuumltzt werden kann RNA-Oligomere

zeigen bei MALDI-Untersuchungen eine houmlhere Stabilitaumlt als DNA-Oligomere da die

zusaumltzliche OH-Gruppe an der 2acute-Position offenbar die glykosidische Bindung

stabilisiert (Lehmann 1996)

Abbildung 65 MALDI-Spektrum des modifizierten Stranges S 10 (berechnete

Masse 365015 Dalton gefundene Masse 364922 Dalton)

6 Oligonukleotide 71

Strang Sequenz Berechnete

Masse [Da]

Gefundene

Masse [Da]

S 1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3 360907 360916

S 2 5acute-CUU UUC CUU CUU-3 360812 360665

S 3 5acute-CUU UUC AUU CUU-3 361107 363440

S 4 5acute-CUU UUC GUU CUU-3 364815 365141

S 5 5acute-CUU UUC IUU CUU-3 361414 361493

S 6 5acute-CUU UUC 4FIUU CUU-3 363215 363156

S 7 5acute-CUU UUC 5FIUU CUU-3 363215 365078

S 8 5acute-CUU UUC 6FIUU CUU-3 363215 363377

S 9 5acute-CUU UUC 7FIUU CUU-3 363215 363246

S 10 5acute-CUU UUC 46DFIUU CUU-3 365014 364922

S 11 5acute-CUU UUC 7NPUU CUU-3 363609 363627

S 12 5acute-CUU UUC 9DPUU CUU-3 363513 363432

S 13 5acute-CUU UUC ASUU CUU-3 349900 351334

S 14 5acute-AAG AAG GAA AAG-3acute 395255 395245

S 15 5acute-AAG AAU GAA AAG-3acute 391351 395928

S 16 5acute-AAG AAA GAA AAG-3acute 393652 393928

S 17 5acute-AAG AAC GAA AAG-3acute 391250 391578

S 18 5acute-AAG AAI GAA AAG-3acute 393455 391493

S 19 5acute-AAG AA4FI GAA AAG-3acute 395255 395279

S 20 5acute-AAG AA5FI GAA AAG-3acute 395255 395051

S 21 5acute-AAG AA6FI GAA AAG-3acute 395255 395128

S 22 5acute-AAG AA7FI GAA AAG-3acute 395255 395418

S 23 5acute-AAG AA46DFI GAA AAG-3acute 397055 397227

S 24 5acute-AAG AA7NP GAA AAG-3acute 392055 392055

S25 5acute-AAG AAAS GAA AAG-3 380341 380424

S 25 5acute-6FI AAG AAA GAA AAG-3 425467 425592

S 25 5acute-46FI AAG AAA GAA AAG-3 427166 427088

S 26 5acute-7FI AAG AAA GAA AAG-3 425467 426076

Tabelle 66 Uumlbersicht uumlber die synthetisierten Oligonukleotide deren berechnete

und gefundene Massen

6 Oligonukleotide 72

Fuumlr die Charakterisierung mittels Massenspektrometrie wurden die reinsten

salzaumlrmsten Fraktionen verwendet

66 Verteilungskoeffizienten

Von allen synthetisierten modifizierten Nukleosiden wurden 1-OctanolWasser

Verteilungskoeffizienten bestimmt Dazu wurden immer die voll entschuumltzen

Nukleoside verwendet OctanolWasser Verteilungskoeffizienten werden als Maszlig fuumlr

lie Lipophilie und damit fuumlr die Membrangaumlngigkeit in biologischen Systemen

angesehen (Gombar amp Enslein 1996 Leo at Al 1971) Verteilungskoeffizienten

werden mit log P angegeben Je groumlszliger der Wert von log P ist desto lipophiler sind

die untersuchten Substanzen Durch die Moumlglichkeit der Betrachtung der Lipophilie

eines gesamten Molekuumlls sind die Verteilungskoeffizienten besonderes fuumlr

pharmakologische Untersuchungen interessant

Aus den gemessenen Extinktionen der waumlszligrigen und der octanolischen Phasen

(siehe Experimentaler Teil) lassen sich die Verteilungskoeffizienten nach folgender

Formel berechnen

Log P=EOctanol EWasser

Dabei ist EOctanol die gemessene Extinktion der octanolischen Phase und EWasser die

Extinktion der waumlszligrigen Phase Tabelle 67 zeigt die gemessenen Werte der

einzelnen Nukleoside

Nukeobase der vermessenen Nukleoside Verteilungskoeffizient log P

Indol 072

4-Fluorindol 278

5-Fluorindol 245

6-Fluorindol 442

46-Difluorindol 554

7-Fluorindol 238

7-N-Purin 124

9-Deazapurin 287

Tabelle 67 Verteilungskoeffizienten der voll entschuumltzten Nukleoside

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 73

7 Spektroskopische Untersuchungen

der Oligonukleotide

71 UV-spektroskopische Untersuchungen

Mit Hilfe der UV-Spektroskopie kann man den Schmelzpunkt eines Nukleinsaumlure-

Duplex bestimmen Unter dem Schmelzpunkt eines Duplex versteht man die

Temperatur bei der genau die Haumllfte der Molekuumlle einer Probe noch als Duplex

vorliegt Die andere Haumllfte der Duplexe ist bei dieser Temperatur schon

aufgeschmolzen und liegt als Einzelstraumlnge vor Bei den UV-spektroskopischen

Untersuchungen macht man sich zu Nutze dass sich die Extinktion der

Nukleinsaumluren beim Uumlbergang von geordneter zur ungeordneter Struktur aumlndert

Diese Aumlnderung ist die Grundlage der temperaturabhaumlngigen UV-Spektroskopie

Durch Erhoumlhung der Temperatur wird der Duplex aufgeschmolzen und dabei durch

Aumlnderung der Basenstaplungswechselwirkungen der Heterozyklen der Nukleotide

die Extinktion veraumlndert Bei einem Uumlbergang von der geordneten Struktur (Duplex)

in eine ungeordnete Struktur (Knaumluel-Struktur) nimmt die Extinktion zu In diesem

Fall spricht man von Hyperchromizitaumlt Aus der Kurve die durch die Zunahme der

Hyperchromizitaumlt bei Temperaturerhoumlhung resultiert kann der Schmelzpunkt eines

Duplexes bestimmt werden Der Schmelzpunkt ist allerdings nicht nur von der Laumlnge

und Sequenz des Duplexes abhaumlngig sondern auch von der Salzkonzentration und

dem pH-Wert der Loumlsung in der die Probe vermessen wird Durch Erhoumlhung der

Salzkonzentration steigt auch der Schmelzpunkt an (Puglisi amp Tinoco 1989)

Abbildung 71 zeigt die Schmelzkurve des Duplexes aus den beiden unmodifizierten

Straumlngen S 1 und S 14 Bei beiden Straumlngen handelt es sich um 12mer RNA-

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 74

Straumlnge die in einem Phosphatpuffer mit 140 mM Natriumchlorid bei pH 70

vermessen wurden Zu erkennen ist der typische sigmoidale Verlauf der

Schmelzkurve Der Schmelzpunkt dieses Uumlberganges wurde mit 423degC bestimmt

Temperatur [degC]

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Extin

ktio

n

042

044

046

048

050

052

054

056

Abbildung 71 UV-Schmelzkurve des Duplexes aus S 1 und S 14

Das Ausmaszlig der Aumlnderung der Extinktion ist wellenlaumlngenabhaumlngig Das

Hypochromizitaumltsmaximum liegt fuumlr AT-Basenpaare bei 260 nm und fuumlr GC-

Basenpaare bei 276 nm (Abbildung 72) Fuumlr die Messung eines gemischten

Oligonukleotids liegt die optimale Wellenlaumlnge zwischen diesen Werten

Routinemaumlszligig wird meist bei 260 und 274 nm gemessen Charakteristisch fuumlr das

Schmelzen von Nukleinsaumlurestrukturen ist die Kooperativitaumlt des Prozesses

(Saenger 1984) dh das ein Nukleosid einen Einfluss auf die Konformation seines

Nachbarn ausuumlbt Wird ein Basenpaar getrennt so loumlsen sich auch die

Wasserstoffbruumlcken des benachbarten Basenpaares schnell auf Die Struktur der

Doppelhelix verschwindet und es entstehen ungepaarte Einzelstraumlnge Die

S 1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3acute

S 12 3acute-GAA AAG AAA GAA-5acute

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 75

Aufspaltung der Struktur beginnt meist an einem Ende der Doppelhelix und bewegt

sich schnell vergleichbar einem Reiszligverschluss durch die Helix Eine Folge der

Kooperativitaumlt des Schmelzvorganges ist die Tatsache dass kurze Oligonukleotid-

Komplexe nur nativ (geordnet) oder denaturiert (ungeordnet) vorliegen

Zwischenstufen jedoch nicht anzutreffen sind (Alles-oder-Nichts-Modell)

Abbildung 72 Wellenlaumlngenabhaumlngige Veraumlnderung der Extinktionskoeffizienten

von GC- und AT-Basenpaaren in DNA (Felsenfeld amp Hirschman 1965)

Aufgrund ihrer leichten Durchfuumlhrbarkeit der hohen Empfindlichkeit und der geringen

benoumltigten Substanzmengen ist die UV-Spektroskopie die Methode der Wahl zur

Bestimmung von Schmelzkurven von Oligonukleotiden Neben der UV-

Spektroskopie stehen allerdings auch noch andere Methoden wie zB die CD-

Spektroskopie zur Verfuumlgung

Allgemein gilt je houmlher der Schmelzpunkt desto stabiler ist die untersuchte Struktur

Neben der Bestimmung des Schmelzpunktes koumlnnen aus Schmelzkurven auch die

thermodynamischen Groumlszligen ΔH0 ΔS0 und ΔG0 gewonnen werden Es ist dabei zu

beachten dass diese Daten nur aussagekraumlftig sind wenn das Alles-oder-Nichts-

Modell uneingeschraumlnkt gilt und die Messung im thermodynamischen Gleichgewicht

durchgefuumlhrt wurde

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 76

72 Auswertung der UV-Schmelzkurven

721 Bestimmung des Schmelzpunktes

Die UV-Schmelzkurven wurden in einem Zweistrahl UV-VIS-Spektralphotometer

Cary 1 der Firma Varian gemessen Als Puffer diente ein Phosphat-Puffer der

Zusammensetzung 140 mM Natriumchlorid 10 mM Dinatriumhydrogenphosphat und

10 mM Natriumdihydrogen-phosphat mit einem pH-Wert von 70

Zur Messung wurde die Probenkuumlvette mit Puffer befuumlllt und beide zu

untersuchenden Straumlnge in einer Konzentration von je 2 microM einpipettiert Die

Aufnahme der Schmelzkurven erfolgte bei 260 und 274 nm (Nullabgleich bei 350 nm)

mit einer Heizrate von 05degCmin (Details zur Durchfuumlhrung der UV-

Schmelzexperimente siehe in Experimenteller Teil)

Zur Auswertung der Schmelzkurven muss zuerst Klarheit uumlber die Molekularitaumlt des

untersuchten Uumlbergangs und die Beschaffenheit der eingesetzten Sequenzen

bestehen (selbstkomplementaumlr oder nicht selbstkomplementaumlr) Alle in dieser Arbeit

untersuchten Sequenzen waren nicht selbstkomplementaumlr und der untersuchte

Uumlbergang Duplex Einzelstraumlnge ist jeweils bimolekularer Natur Die Molekularitaumlt

des Uumlbergangs laumlsst sich leicht aus dessen Konzentrationsabhaumlngigkeit ermitteln

Waumlhrend der Tm unimolekularer Reaktionen (zB Haarnadelschleife Knaumluel)

konzentrationsunabhaumlngig ist ist er bei bi- oder houmlhermolekularen Reaktionen stets

von der Konzentration abhaumlngig

Fuumlr die thermodynamische Analyse muss die Schmelzkurve eines Duplexes

(Extinktion als Funktion der Temperatur) (Abbildung 73a) in eine Darstellung des

Bruchteils des geordneten Zustandes (α) als Funktion der Temperatur uumlberfuumlhrt

werden (Abb 73d) (Marky amp Breslauer 1987) Zu diesem Zweck betrachtet man den

Schmelzvorgang unter Annahme eines Zwei-Zustands-Modells (Alles-oder-Nichts-

Modell) Dieses Modell geht davon aus dass die native Struktur mit der denaturierten

in einem Gleichgewicht ohne populierte Zwischenstufen steht Fuumlr die Transformation

von OD = f(T) in α = f(T) ist eine Anpassung von Basislinien an den oberen und

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 77

unteren linearen Bereich der Schmelzkurve notwendig (Abb 73c) Dies

beruumlcksichtigt die Temperaturabhaumlngigkeit der Extinktion Die Basislinienanpassung

erfolgt unter Annahme eines linearen Verhaltens und laumlsst sich wie folgt ausdruumlcken

ODu = mu middot T + bu

ODo = mo middot T + bo

(OD = Extinktion (engl absorbance) m = Steigung T = Temperatur b = Ordinaten-

schnittpunkt u = untere Basislinie o = obere Basislinie)

Wenn der untere oder obere Bereich der Schmelzkurve nur wenig ausgebildet ist so

ist eine korrekte Basislinienanpassung erschwert In einem solchen Fall ist die

Bestimmung thermodynamischer Parameter uumlber die Analyse der Kurvenform nicht

moumlglich da eine schlechte Anpassung der Basislinien die groumlszligte Fehlerquelle bei

dieser Art der Auswertung darstellt (Puglisi amp Tinoco 1989)

Da die gemessene Extinktion ein direktes Maszlig fuumlr die Anzahl der gestapelten Basen

ist laumlsst sich die OD = f(T) Kurve in eine α = f(T) Kurve umwandeln wobei α den

Bruchteil des geordneten Zustandes angibt Die Schmelztemperatur Tm ist als der

Wert definiert an dem gerade die Haumllfte der Molekuumlle denaturiert ist wo also α (T)

gerade 05 betraumlgt

α=[Oligonukleotide im geordneten Zustand][Gesamtmenge an Oligonukleotid]

α= ][OD][OD

[OD(T)]][OD

uo

o

Fuumlr die Assoziation eines nicht selbstkomplementaumlren dritten Stranges an eine

Doppelhelix gilt

S + S lt==gt D (D = Duplex S = Einzelstrang)

und

K = [D] [S]2

Die Gleichgewichtskonstante K dieses Vorgangs laumlsst sich unter der Voraussetzung

dass alle Straumlnge in gleicher Konzentration vorliegen in Werten von α ausdruumlcken

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 78

(1- α)middotctn middot (1- α)middotctn lt==gt α middot ctn

und

K = α middot ctn (1 α -)middotctn middot (1- α)middotctn

Eine Vereinfachung von letzte Gleichung und Anwendung auf eine beliebige

Molekularitaumlt liefert

K = α ctn (1- α) middot (ctn)n

mit ct = totale Strangkonzentration = [Strang 1] + [Strang 2] und n = Molekularitaumlt des

Uumlberganges

K = α (1- α)n middot (ctn)(n-1)

Fuumlr die Gleichgewichtskonstante gilt demnach am Punkt T = Tm mit α = 05

KT=Tm = 05 (05)n middot (ctn)(n-1) = 1 (ct2n)(n-1)

Letzte Gleichung ermoumlglicht die Berechnung der Gleichgewichtskonstanten am

Schmelzpunkt fuumlr eine Assoziationsreaktion jeglicher Molekularitaumlt zwischen nicht

selbstkomplementaumlren Sequenzen Im Falle einer bimolekularen Assoziation betraumlgt

n zwei und letzte Gleichung vereinfacht sich zu

KT=Tm = 1 (ct4) = 4 ct

Das bedeutet dass die Gleichgewichtskonstante K bei bimolekularen Reaktionen am

Tm alleine eine Funktion der totalen Strangkonzentration ct ist

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 79

Schmelzkurve

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

OD

26

0

040

042

044

046

048

050

052

054

Schmelzkurve - Fit

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

OD

26

0

040

042

044

046

048

050

052

054

Schmelzkurve

Fit

Schmelzkurve mit Basislinien

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

OD

26

0

042

044

046

048

050

052

Schmelzkurve

untere Basislinie

obere Basislinie

gegen T

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

alp

ha

00

02

04

06

08

10

Abbildung 73 a) UV-Schmelzkurve des Duplexes aus den Straumlngen S 2 und S 20

b) Uumlberlagerung Schmelzkurve und Fit c) Schmelzkurve mit unterer und

oberer Basislinie d) Transformierte Kurve α = f(T)

722 Bestimmung der thermodynamischen Daten

In diesem Abschnitt werden die gaumlngigsten Methoden zur Bestimmung der

thermodynamischen Daten aus spektroskopischen Untersuchungen erklaumlrt und in

ihren Vor- und Nachteilen gegeneinander abgewogen Die ihnen zugrundeliegenden

mathematischen Gleichungen werden hergeleitet

S 2 5acute-CUU UUC UUU CUU-3acute

S 20 3acute-GAA AA5FI AAA GAA-

5acute a) b)

c) d)

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 80

Sobald die Molekularitaumlt des untersuchten Uumlberganges bekannt ist koumlnnen

thermodynamische Parameter auf verschiedene Arten berechnet werden Unsere

Methode ist die so genannte vanacutet Hoff Auftragung von R ln K als Funktion von 1T

Eine zweite Moumlglichkeit besteht in der numerischen Differentiation von α nach T am

Punkt T = Tm Werden konzentrationsabhaumlngige Messungen durchgefuumlhrt bietet sich

die Auftragung von 1Tm gegen ln ct an Eine vierte Variante ist eine

Computergestuumltzte Anpassung einer Kurve an die Messwerte mit Hilfe eines

geeigneten Algorithmus

Methode 1 Auftragung von R ln K gegen 1T der vanacutet Hoff Plot

Werte fuumlr die Gleichgewichtskonstante K koumlnnen fuumlr jede Temperatur mit Hilfe von

Gleichung K = α (1- α)n middot (ctn)(n-1) und Einsetzen von zwei fuumlr die Molekularitaumlt n

berechnet werden Dabei werden im vanacutet Hoff Plot nur Punkte mit 015 α 085

verwendet da die Werte fuumlr K in diesem Bereich praumlzise sind Gleichung

ΔGdeg=-RT ln K gibt die Beziehung zwischen ΔG0 und K an

ΔG0 = ndashRT ln K

Die Umformung der Basisgleichung

ΔG0 = ΔH0 ndash TΔS0

zu

ΔS0 = (ΔH0 ndash ΔG0) T

Das liefert

ΔS0= (ΔH0 + RT ln K) T

Eine einfache Umformung fuumlhrt zu Gleichung

R ln K = ndashΔH0 middot 1T + ΔS0

Eine Auftragung von R ln K gegen 1T liefert als Steigung ndashΔH0 und als Ordinaten-

Schnittpunkt ΔS0 Ein Beispiel findet sich in Abb 74 Wenn ΔH0

temperaturunabhaumlngig ist sollte die Auftragung eine Gerade liefern Eine nichtlineare

vanacutet Hoff Auftragung kann mehrere Ursachen haben Die Temperaturabhaumlngigkeit

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 81

von ΔH0 eine schlechte Anpassung der Basislinien oder ein Uumlbergang der nicht

dem Alles-oder-Nichts-Modell folgt

R ln K gegen 1T

1T [1K]

000326 000328 000330 000332 000334 000336 000338 000340

R ln

K

0022

0024

0026

0028

0030

0032

0034

Berechnete Einzelwerte

Regressionsgerade

Abbildung 74 vanacutet Hoff Auftragung von R ln K gegen 1T (Methode 1) Beides am

Beispiel des Duplexes aus S 2 und S20

73 Ergebnisse der UV-Schmelzkurven

Fuumlr die Evaluierung des Einflusses des Nukleosidanaloga wurden die

komplementaumlren Straumlngen hybridisiert und die Schmelzpunkte der Duplexe

gemessen Die errechneten Werte gelten fuumlr die Dissozationsreaktion Bei den RNA

Duplexen handelte es sich immer um 12mer Oligonukleotide einzig die beiden

Straumlnge zur Kontrolle der Basenstapelungswechselwirkung sind 13mereDie in dieser

Arbeit synthetisierten Modifikationen werden zur besseren Uumlbersichtlichkeit mit

Abkuumlrzungen benannt (Abbildung 75)

r2 = 0998

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 82

OO

O OH

N

F

OO

O OH

NO

O

O OH

N

F

F

5FI 6FI4FI

OO

O OH

N

7FI

F

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abbildung 75 Verwendete Abkuumlrzungen fuumlr die in RNA eingebauten Nukleoside

Alle gemessenen Tm-Werte finden sich in Tabelle 71 Das natuumlrliche Basenpaar

Uracil-Adenin bildete uumlberraschend nicht den stabilsten Duplex sondern das

Basenpaar Uracil-Guanin Bei dem Basenpaar Uracil-Guanin handelt es sich um ein

bdquoWobble Basenpaarldquo Bei bdquoWobble-Basenpaarenldquo sind die Basen leicht

gegeneinander verschoben so dass das Wasserstoffbruumlckendonor-Akzeptor-

Verteilungsmuster der Nukleobasen wieder zueinander passt und zwei

Wasserstoffbruumlcken ausgebildet werden koumlnnen Die Verschiebung der beiden

Nukleobasen zu einem bdquoWobble-Basenpaarldquo und die daraus resultierenden

Wasserstoffbruumlcken sind in Abbildung 76 zu erkennen

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 83

N

N

O

O

R

H

NN

N

N

RH

O

Wobble Bassenpaar

H2N

Abbildung 76 Uracil-Guanin Basenpaar

Der Schmelzpunkt eines Oligonukleotid-Duplexes ist von der Laumlnge und Sequenz

des Duplexes sowie von der Saltzkonzentration und dem pH-Wert der Loumlsung

abhaumlngig Je laumlnger eine Sequenz ist und je reicher an G-C-Basenpaaren desto

stabiler ist ein Duplex Somit liegt auch die Schmelztemperatur houmlher Hohe

Salzkonzentrationen koumlnnen auch zu einer Steigerung der Duplexstabilitaumlt fuumlhren

(Puglisi amp Tinoco 1989) Aus diesem Grund werden die Tm-Wertmessungen unter

standardisierten Bedingungen (10 mM Phosphatpuffer mit 140 mM Natriumchlorid

bei pH 70) durchgefuumlhrt

Basenpaar 1Base

Basenpaar 2Base

Tm [ degC ] ΔHdeg [ kcal mol ]

TΔSdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

ΔGdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

4FI

AS 207 8900 816 74

A 251 686 603 83

C 241 887 807 80

G 214 556 480 76

U 210 757 685 72

5FI

AS 252 820 737 83

A 328 583 486 97

C 268 582 496 86

G 293 641 548 93

U 250 842 760 82

6FI

AS 335 555 453 102

A 371 851 745 106

C 346 954 840 154

G 355 1007 894 113

U 317 782 685 97

7FI

AS 264 823 737 86

A 344 544 445 99

C 248 800 718 82

G 246 741 823 83

U 298 738 643 95

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 84

46DFI

AS 253 677 593 84

A 338 569 477 92

C 320 583 489 94

G 302 604 507 97

U 290 727 635 92

I

AS 239 826 745 81

A 255 794 715 79

C 247 917 834 83

G 218 871 805 66

U 210 760 685 75

Tabelle 71 Schmelzpunkte und thermodynamische Daten von Basenpaaren aus Basen-analogen Nukleosiden und natuumlrlichen Nukleobasen

Um die Eigenschaften einer universellen Base zu uumlberpruumlfen wurden auch bei diesen

Untersuchungen alle vier moumlglichen RNA-Straumlnge verwendet

731 Fluorierte Indole

Alle erhaltenen Schmelzpunkte liegen unter denen der Duplexe natuumlrlicher

Basenpaare (Abbildung 77) Es kommt somit zu einer Destabilisierung der

Doppelhelix bei Einbau eines modifizierten Bausteines Die einzelnen Bausteine

wirken sich unterschiedlich auf die Stabilitaumlt der RNA aus Der 4-Fluoroindol-Baustein

hat den groumlszligten destabilisierenden Effekt Durch den Einbau von 4FI gegenuumlber

Adenosin wird der Schmelzpunkt um 218degC im Vergleich zu einem Uridin erniedrigt

Dies konnte durch das Fehlen der Wasserstoffbruumlcken und eventuell eine spezifische

Orientierung in Doppel-Strang erklaumlrt werden Es ist nicht einfach vergleichbar mit

Kristallpackung aber eine interessante Tatsache ist dass die gemessene FH

Abstaumlnde zwischen dem Fluoratom und einem Wasserstoffatom welches sich in

ortho-Position zu einem Fluoratom eines im Kristall gegenuumlberliegenden Molekuumlls

befindet laumlnger als Summe der van-der-Waals Radien von Fluor und Wasserstoff

sind in der Kristallpackung des 4-Fluorindol-Nukleosides

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 85

Abbildung 77 Graphische Vorstellung Fluorierte Indol-Nukleoside bei Paarung

mit natuumlrlichen Basen

Die stabilste Duplexe bildet das 6-Fluorindol-Nukleosid Die Destabilisierung im

Vergleich zu einem Uracil-Adenin Basenpaar ist beim 6-Fluorindol nur 57degC

Einfuumlhrung von zwei Fluoratomen in die schlechteste 4- und in die um besten

stabilisierende 6-Position verdeutlichen den Einfluss der Position des Fluoratoms auf

die Stabilitaumlt der Doppelhelix Die gemessenen Schmelzpunkte des 46-Difluorindol-

Nukleosides sind fast der arithmetische Mittelwert der zwei Nukleoside Gemessene

Werte variieren im Vergleich mit gerechneten Mittelwerten um plusmn3degC was fast im

Fehlerbereich liegt

Einfuumlhrung eines Fluors an der 5- oder 7-Position des Indols fuumlhrt zu einer

Stabilisierung der Doppelhelix um zwei bis fuumlnf Grad Celsius verglichen mit 4-

Fluorindol-Nukleosid Bei der Paarung von fluorierten Indolen mit einer Pyrimidin-

oder Purin-Base zeigt keine Analogie Beim 7-Fluorindol-Nukleosid sind die

resultierenden Schmelzpunkte bei der Paarung mit A und U houmlhere Werte als bei

der Paarung mit C und G Es ist deshalb denkbar welche Rolle die Position des

--------------------------------------------------------

---A-U

5FI 7FI I

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 86

Fluoratoms spielt Die Groszlige der eingebauten Modifikation hat deutlich keine

entscheidende Rolle

Aufgrund der Resultate der Schmelzkurven der RNA-Duplexe in denen fluorierte

Indole eingebaut sind kann festgestellt werden dass es sich bei diesen

Verbindungen nicht um universelle Basen handelt Bei der Basenpaarung von

natuumlrlichen Basen mit fluorierte Indole findet eine deutliche Unterscheidung zwischen

den natuumlrlichen Nukleosiden statt

Im Vergleich mit fluorierte Benzimidazole bilden fluorierte Indole die stabileren RNA-

Duplexe Wie bei den Benzimidazolen resultiert die Einfuumlhrung des Fluors in Position

6- mit der Bildung der stabilsten RNA-Duplexe Waumlhrend es sich bei 4-

Fluorbenzimidazol und 46- Difluorbenzimidazol um universelle Basen handeltist es

bei Indolen nicht der Fall

Zum Unterschied von Benzimidazolen deren Tm-Werte relativ nahe beieinander

liegen zeigen die Indole immer eine Paarungtendenz mit A

Aus den gemessenen Schmelzpunkten der einzelnen Basenpaare lassen sich die

Beitraumlge von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der einzelnen

fluormodifizierten Nukleoside berechnen Die Berechnung wird im Folgenden anhand

von 5FI beschrieben Fuumlr die Berechnung der Beitraumlge der Solvatation und der

Basenstapelungswechselwirkung werden die in Tabelle 72 aufgefuumlhrten

Schmelzpunkte benoumltigt

Basenpaar Tm [degC] ΔG0 [kcalmol]

1) AS ndash U 225 77

2) U ndash U 328 99

3) U ndash 5FI 250 82

4) 5FI ndash 5FI 279 92

5) 5FI ndash AS 252 74

Tabelle 72 Benoumltigte Daten zur Berechnung der Solvatations- und

Basenstapelungsbeitraumlge von 5FI

Fuumlr die Berechnung werden das Basenpaar aus dem abasischen Baustein AS und

einem Uracil (1) ein Basenpaar aus zwei Uracilen (2) ein Basenpaar aus einem

Uracil und 5FI (3) ein 5FI-5FI Basenpaar (4) und ein Basenpaar aus 5FI und einem

abasischen Baustein AS (5) betrachtet Der Beitrag durch veraumlnderte

Basenstapelungswechselwirkungen von 5FI zur Stabilitaumlt der Doppelhelix im

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 87

Vergleich zu einem Uracil laumlsst sich aus den Schmelzpunkten von (1) und (5) aus

Tabelle 72 berechnen Durch den Austausch von Uracil gegen 5FI nimmt der

Schmelzpunkt um 27degC zu Dies entspricht einer Zunahme der Stabilitaumlt der

Doppelhelix um 03 kcalmol Solvationseffekte brauchen bei diesem Austausch nicht

beachtet zu werden da es sich bei dem zweiten Nukleosid des Basenpaares um den

abasischen Baustein handelt der keine Nukleobase traumlgt und damit auch nicht an

der Nukleobase solvatisiert sein kann Es werden somit bei der Ausbildung der

Doppelhelix keine Wasserstoffbruumlcken geloumlst und damit treten auch keine negativen

Einfluumlsse durch Solvationseffekte auf die Stabilitaumlt des RNA-Duplex auf

Den Einfluss der Solvatation auf die Stabilitaumlt der Doppelhelix durch Einfuumlhrung eines

Fluorindol-Nukleosids 5FI laumlsst sich durch Vergleich der Eintraumlge (3) und (2) in

Tabelle 72 berechnen Tauscht man in einen Basenpaar aus zwei Uracilen ein Uracil

gegen 5FI aus so nimmt der Schmelzpunkt um 78degC ab Wie vorher berechnet

nimmt der Schmelzpunkt einer Doppelhelix aber um 27degC durch verstaumlrkte

Basenstapelungswechselwirkungen zu wenn ein Uridin durch 5FI ersetzt wird Der

destabilisierende Einfluss von 5FI auf die Stabilitaumlt einer Doppelhelix durch

Solvatationseffekte betraumlgt somit 27degC + 78degC und damit gleich 105degC Dies

entspricht 20 kcalmol

Die errechneten Werte koumlnnen durch Vergleich der Eintraumlge (3) und (4) in Tabelle 72

kontrolliert werden Wird das zweite Uridin durch 5FI in einem Basenpaar ersetzt so

sollten wie schon beschrieben keine weiteren destabilisierenden Einfluumlsse durch

Solvatationseffekte auf die Doppelhelix auftreten Durch verstaumlrkte Basenstapelungs-

wechselwirkungen sollte der Schmelzpunkt des 5FI-5FI Basenpaares um 27degC (03

kcalmol) houmlher als der Schmelzpunkt eines 5FU-U Basenpaares liegen Der

erwartete Schmelzpunkt liegt somit bei 277degC und die freie Enthalpie ΔG0 bei 92

kcalmol Die gemessenen Werte liegen bei 279degC und 85 kcalmol Die

Abweichung des Schmelzpunkts und der frein Enthalpie von dem berechneten Wert

von 02degC bzw 07 liegt im Fehlertoleranzbereich

Aus den gemessenen Schmelzpunkten der einzelnen Basenpaare lassen sich die

Beitraumlge von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der einzelnen

fluormodifizierten Nukleoside berechnen

Tabelle 73 zeigt die Beitraumlge von Solvatation und

Basenstapelungswechselwirkungen auf die Stabilitaumlt einer Doppelhelix bei Einbau

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 88

der in dieser Arbeit synthetisierten modifizierten Nukleoside Die Beitraumlge der

Modifizierten-Nukleoside beziehen sich auf einen Vergleich gegenuumlber Uridin

Nukleosid Stabilitaumltserhoumlhung durch

verstaumlrkte

Basenstapelungswechselwirkungen

Stabilitaumltsverlust durch

geringere Solvatation

4FI -18degC -03 kcalmol -100degC -24 kcalmol

5FI 27degC 06 kcalmol -105degC -23 kcalmol

6FI 110deg 25 kcalmol -121degC -27 kcalmol

7FI 37degC 09 kcalmol -69degC -15 kcalmol

46DFI 28degC 07 kcalmol -66degC -14 kcalmol

I 14degC 04 kcalmol -132degC -28 kcal

Tabelle 73 Beitraumlge von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der

modifizierten Nukleoside bei einfachem Einbau in eine RNA-

Doppelhelix

Es zeigt sich dass alle auszliger 4FImodifizierten Nukleoside die Stabilitaumlt einer

Doppelhelix durch verstaumlrkte Basenstapelungswechselwirkungen erhoumlhen durch

geringere Solvatation die Stabilitaumlt aber erniedrigen Die destabilisierenden

Solvatationseffekte sind dabei immer groumlszliger als die stabilisierenden

Basenstapelungswechselwirkungen Das 6-Fluorindol-Nukleosid zeigt die beste

Stabilisierung durch Basenstapelungswechselwirkungen mit 110degC aber

gleichzeitig zeigt mit 121degC eine deutlich houmlhere Destabilisierung als die anderen

Bausteine Der Ort der Fluorsubstitution fuumlr die Basenstapelungswechselwirkungen

zeigt einen groszligen Einfluss Es ist auch auffallend dass die

Basenstapelungswechselwirkungen des 4-Fluorindol-Nukleosids ein negativer Wert

hat Es ist moumlglich dass diese Modifikation eine spezifische Orientierung im RNA-

Dupplex hat Theoretisch ist nicht moumlglich die unterschiedliche Parameter zu

vergleichen aber dafuumlr spricht auch die Beobachtung dass die gemessenen FH

Abstaumlnde in Kristallpackung houmlher als die Summe der van-der-Waals Radien sind

Ausgehend davon dass noch keine negative Stacking ausgerechnet ist wurden die

drei 13mer RNA-Straumlnge synthetisiert um die Richtigkeit des erhaltenen Ergebnisses

zu uumlberpruumlfen Diese Straumlnge enthalten so genannte uumlberhaumlngende Enden (engl

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 89

bdquodangling endsldquo) Bei der Bildung des Duplex mit einem 12mer RNA Strang bleibt die

letzte Base ohne Paarungspartner Sie bewirkt eine Stabilisierung der Doppelhelix

durch Basenstapelungswechselwirkungen Andere Effekte treten nicht auf so dass

aus dem erhaltenen Schmelzpunkt sofort der Beitrag der

Basenstapelungswechselwirkung bestimmt werden kann Die synthetisierten 13mer

RNA Straumlnge enthielten die 6FI 7FI und 46DFI als uumlberhaumlngende Base Die

erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 74 zusammengefasst

Uumlberhaumlngende

Base

Tm [degC] ΔH0

[kcalmol]

TΔS0

[kcalmol]

(T=298 K)

ΔG0

[kcalmol]

(T=298 K)

6FI 112degC 877 850 27

7FI 40 851 842 09

46DFI 101 870 845 25

Tabelle 74 S 26 S27 und S28

Aus den Schmelzkurven der beiden Duplexe (S26 und S27) ergeben sich

stabilisierende Basenstapelungswechselwirkungen fuumlr 6FI von 112degC bzw 27

kcalmol und fuumlr 7FI von 40degC bzw 09 kcalmol Diese Ergebnisse stimmen unter

Beachtung der Fehlergrenzen mit den vorher ermittelten Ergebnissen uumlberein Im

Fall des Duplex mit 46DFI stimmen die Ergebnisse nicht Mit dieser Methoode

gemessene Schmelzpunkte des Duplexes haben keine feste Position in Dopelstrang

und damit keine Strischehinderungen

732 46-Difluorbenzimidazol- 46-Difluorindol- 7-N-Purin und 9-Deazapurin-

Nukleoside

Als Grundlage fuumlr die Synthese von fluorierten Indolen waren die Ergebnisse der

fluorierten Benzimidazole Obwohl die basische Struktur sich um ein Stickstoffatom

unterscheidet es ist keine richtige Analogie zwischen den zwei Serien gefunden Das

Forschungsfeld wurde danach durch die theoretischen Ausrechnungen mit Methoden

aus dem Bereich der strukturellen Bioinformatik Molekuumll-dynamiksimulationen und

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 90

freie Energie-Rechnungen ausgeweitet um diese Aumlnderung mit physikalischen

Eigenschaften zu erklaumlren Dadurch wurden noch zwei moumlgliche Nukleoside

modeliert 7-N-Purin und 9-Deazapurin In Abbildung 78 sind die Werte

Dipolmomente und die Elektronenverteilungen gezeigt

46DFBI (μ=307 D) 46DFI (μ=393 D)

7NP (μ=460 D) 9DP (μ=474 D)

Abbildung 78 Ausgerechnete elektrostatisches Feld und Dipol-Momente

Beim Vergleich der ausgerechneten Dipolmomente kann angemerkt werden dass

die Steigerung des Dipolmoments mit der Stabilitaumlt korreliert Von den Bildern in

Abbildung 78 fuumlr die Elektronenverteilungen man kann sehen dass durch

Entfernung einer Stickstoffatom im Fuumlnf-Ringsystem Elektronenverteilung nicht mehr

so deutlich ist

Alle synthetisierten Modifikationen wurden danach in dieselbe 12mer-Straumlnge

eingebaut mit allen vier natuumlrlichen Basen gepaart und die resultierenden

Schmelzpunkte der Duplexe gemessen Alle erhaltenen Schmelzpunkte liegen unter

denen der Duplexe mit natuumlrlichen Basenpaaren Die Ergebnisse sind in der Tabelle

75 gezeigt

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 91

Basenpaar 1Base

Basenpaar 2Base

Tm [ degC ] ΔHdeg [ kcal mol ]

TΔSdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

ΔGdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

46DFBI

AS 252 551 446 84

A 284 814 722 92

C 287 815 723 92

G 294 848 753 95

U 293 853 758 95

46DFI

AS 253 677 593 84

A 338 569 477 92

C 320 583 489 94

G 302 604 507 97

U 290 727 635 92

7N-Purin

AS 247 829 748 81

A 345 510 411 99

C 322 583 486 97

G 351 601 498 103

U 308 1051 960 91

9D-Purin

AS 248 658 576 82

A 358 547 446 101

C 350 675 571 104

G 354 555 454 101

U 331 950 851 99

Tabelle 75 Schmelzpunkte und thermodynamische Daten von Basenpaaren aus Basen-analogen Nukleosiden und natuumlrlichen Nukleobasen

Die Anfangsvoraussetzung hat sich durch die Paarung mit natuumlrlichen Basen

bestaumltigt Aus der Tabelle 75 kann man sehen dass alle Tm-Werte der 46-

Difluorindol-Nukleosid houmlher als die Tm-Werte des 46-Difluorbenzimidazols sind Die

Tm-Werte des 7-N-Purins sind auch houmlher als die Tm-Werte des 46-

Difluorbenzimidazols Die Steigerungen der Werte bei dem 7-N-Purin Baustein im

Vergleich mit 46-Difluorbenzimidazol sind ungefaumlhr so groszlig wie die Steigerungen 9-

Deazapurin im Vergleich mit dem 46-Difluorindol Baustein

In die Abbildung 79 sind die Tm-Werte graphisch vorgestellt

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 92

Abbildung 79 Graphische Vorstellung der Nukleoside bei Paarung mit

natuumlrlichen Basen

Abbildung 710 zeigt die normierten Schmelzkurven von RNA Duplexen mit

Basenpaaren aus A und 46DFBI 46DFBI 7NP und 9DP Es ist deutlich die geringe

Schwankung der Schmelzpunkte zu erkennen

0

5

10

15

20

25

30

35

40

A C G U

46DFBI7NP46DFI9DP

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 93

04

042

044

046

048

05

052

054

056

058

0 10 20 30 40 50 60

Temperatur [degC]

OD

26

0

9DP

7NP

46DFI

46DFI

Abbildung 710 Schmelzkurven von RNA Duplexen mit Basenpaaren von A und

46-DFBI 46-DFI 7NP und 9DP-Nukleobasen

Aus den erreichten Schmelzpunkten der einzelnen Basenpaare wurden die Beitraumlge

von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der einzelnen

Nukleosidanaloga berechnet

Tabelle 76 zeigt die Beitraumlge von Solvatation und

Basenstapelungswechselwirkungen auf die Stabilitaumlt einer Doppelhelix bei Einbau

der synthetisierten modifizierten Nukleoside Die Beitraumlge der Modifizierten-

Nukleoside beziehen sich auf einen Vergleich gegenuumlber Uridin

Nukleosid Stabilitaumltserhoumlhung durch

verstaumlrkte

Basenstapelungswechselwirkungen

Stabilitaumltsverlust durch

geringere Solvatation

46DFBI 27degC 07 kcalmol -62degC -13 kcalmol

7NP 22degC 04 kcalmol -42degC -12 kcalmol

46DFI 280deg 07 kcalmol -66degC -14 kcalmol

9DP 23degC 05 kcalmol -26degC -05 kcalmol

Tabelle 76 Ausgerechnete thermodynamische Daten

Wie bei den Indolen zeigt es sich dass alle modifizierten Nukleoside die Stabilitaumlt

einer Doppelhelix durch verstaumlrkte Basenstapelungswechselwirkungen erhoumlhen

durch geringere Solvatation die Stabilitaumlt aber erniedrigen Die destabilisierenden

Solvatationseffekte sind dabei immer groumlszliger als die stabilisierenden

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 94

Basenstapelungswechselwirkungen Das 46DFI zeigt die beste Stabilisierung durch

Stacking aber gleichzeitig die houmlchste Destabilisierung durch Solvatationseffekte

Den beiden Purin-Nukleoside zeigen deutlich niedrigere Solvatationseffekte als

46DFBI und 46DFI

Die Ausgerechneten Stacking-Werten fuumlr 46DFBI und 7NP unterscheiden sich um

01 kcalmol Die identische Abweichung zeigt auch 9DP von 46DFI

74 Enthalpie ndash Entropie Kompensation

Enthalpie-Entropie-Kompensationen sind ein weit verbreitetes Phaumlnomen in der

molekularen Erkennung (Searle amp Williams 1993 Gallicchio et al 1998) Ihr

Vorkommen ist von zentraler Bedeutung fuumlr sehr viele Vorgaumlnge des Lebens da

diese reversibel sein muumlssen Reversibilitaumlt bedeutet fuumlr diese Vorgaumlnge dass sie

trotz groszliger Enthalpie- und Entropie-Werte eine niedrige freie Enthalpie aufweisen

Bei Nukleinsaumluren tritt dies im Wechselspiel zwischen einerseits ausreichender

Stabilitaumlt der Doppelhelix zur Erhaltung der Struktur und Basenabfolge und

andererseits zur lokalen Oumlffnung der Doppelhelix aus Gruumlnden der Replikation auf

Die Gruumlnde wieso die Enthalpie-Entropie-Kompensation uumlberhaupt auftritt sind bis

zum heutigen Tage nicht abschlieszligend erforscht Molekulare Assoziationen sind

einerseits mit groszligen Exothermizitaumlten und andererseits mit einem starken Verlust an

Entropie verbunden Diese beiden sich kompensierenden Faktoren wurden in einer

Studie genauer auf ihre einzelnen Bestandteile hin untersucht (Searle amp Williams

1993) Dabei wurden eine Reihe von Gleichungen zur Beschreibung der einzelnen

Beitraumlge der Enthalpie Entropie und Freien Enthalpie aufgestellt

ΔGHelix = ΔGr + ΔGh +Δ Gs + ΔGhb

ΔHHelix = ΔHr + ΔHh + ΔHs + ΔHhb

ΔSHelix = ΔSr + ΔSh + ΔSs + ΔShb

(r = interne Rotoren h = hydrophobe Wechselwirkungen s =

Basenstapelungswechsel-wirkungen hb = Wasserstoffbruumlckenbindungen)

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 95

Durch die Einschraumlnkung der freien Rotationen werden fast ausschlieszliglich

entropische Beitraumlge der freien Enthalpie erniedrigt waumlhrend die Enthalpie dieses

Prozesses ungefaumlhr Null bleibt Der hydrophobe Effekt ist ebenfalls Entropie

getrieben Im Gegensatz dazu spielt die Enthalpie dabei fast keine Rolle Umgekehrt

ist die Ausbildung von Basenstapelungswechselwirkungen und Wasserstoffbruumlcken

mit groszligen enthalpischen Anteilen verbunden waumlhrend hierbei entropische Anteile

unbedeutend sind Die enthalpischen Anteile beruhen in der Hauptsache auf

elektrostatischen Faktoren waumlhrend die entropischen Anteile im Wesentlichen auf

dynamische Phaumlnomene zuruumlckgefuumlhrt werden koumlnnen

Beispiele nichtkompensierender Messungen zeigen dass Enthalpie-Entropie-

Kompensationen thermodynamisch nicht erforderlich sind (Gallicchio et al 1998)

Vielmehr beruhen Enthalpie-Entropie-Kompensationen auf einem bestimmten Muster

molekularer Wechselwirkungen

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 96

TS0 [kcalmol]

40 50 60 70 80 90 100

H

0 [kca

lm

ol]

40

50

60

70

80

90

r sup2 = 0977

Abbildun 711 Enthalpie-Entropie-Kompensation von allen vermessenen einfach modifizierten RNA Duplexen

Bei allen im Rahmen dieser Arbeit vermessenen RNA Duplexen wurde ebenfalls eine

Enthalpie-Entropie-Kompensationen festgestellt Abbildung 711 zeigt dieses

Ergebnis Die Regressionsgerade weist mit rsup2 = 0977 einen fast idealen Wert auf

Die Abweichungen der einzelnen Werte von der idealen Ausgleichgeraden liegen im

Bereich der Fehler der UV-Messungen

Enthalpie-Entropie-Kompensation

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 97

75 CD-spektroskopische Untersuchungen

Zur Untersuchung des Einflusses modifizierter Verbindungen auf die Struktur einer A-

Helix RNA wurden die CD-Spektren der modifizierten Duplexe aufgenommen und

analysiert

Die Circular Dichroismus(CD)-Spektroskopie ist eine optische Methode zur

Untersuchung der Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen chiraler Biomolekuumlle Sie beruht

auf der unterschiedlich starken Absorption von links und rechts polarisiertem Licht

durch optisch aktive Substanzen Bei dieser nicht destruktiven Meszligmethode wird die

wellenlaumlngabhaumlngige Elliptizitaumlt der Probe gemessen Diese ist uumlber die Intensitaumlt

des rechts bzw linkspolarisierten Lichts nach dem Absorptionsvorgang definiert und

haumlngt uumlber das Lambert Beeracutesche Gesetz mit den Extinktionskoeffizienten der

Probe zusammen In CD-Spektren wird die Elliptizitaumlt als Funktion der Wellenlaumlnge

aufgetragen Die resultierenden Werte werden je nach Vorzeichen als positiver bzw

negativer Cotton-Effekt bezeichnet Der groszlige Vorteil der CD-Spektroskopie liegt in

der Empfindlichkeit der Messung gegenuumlber Veraumlnderungen in der Struktur der zu

untersuchenden Molekuumlle der einfachen Durchfuumlhrbarkeit der Messung der

geringen Probenmenge und der bereits erwaumlhnten nicht destruktiven Natur der

Messung (Gray 1992)

Ein CD-Spektrum liefert allerdings keine genaue Strukturinformation sondern nur ein

strukturabhaumlngiges Gesamtbild Die Intensitaumlt und die Lage einzelner Banden kann

nur im Vergleich mit Spektren bekannter Strukturen interpretiert werden Es koumlnnen

jedoch zuverlaumlssige Aussagen uumlber die Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen von

Nukleinsaumluren gemacht werden da die entsprechende A- B- und Z-Form von

Helices charakteristische Spektren aufweisen (Woody 1995) Die A-Helix weist dabei

ein charakteristisches Maximum bei ca 260 nm auf und ein Minimum bei ca 240 nm

Waumlhrend sich die Form der Spektren nicht veraumlndert ist eine Verschiebung der

Maxima und Minima um einige Nanomter moumlglich Diese sind durch die

Sequenzabhaumlngigkeit der Absorption bedingt

Die im Rahmen dieser Arbeit durchgefuumlhrten CD-Untersuchungen wurden an einem

JASCO J-710 Spektrometer mit einem thermostatisierten Kuumlvettenhalter

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 98

durchgefuumlhrt Fuumlr die Messungen wurde der gleiche Puffer verwendet wie bei den

UVVIS-spektroskopischen Untersuchungen jedoch nur ein Fuumlnftel der

Probenmenge da fuumlr dieses Geraumlt kleinere Kuumlvetten zur Verfuumlgung standen

Die monomodifizierten Duplexe wurden im Wellenlaumlngebereich von 350-210 nm

untersucht Die vergleichenden Messungen erfolgten bei 10degC um zu gewaumlhrleisten

dass die beiden Oligonukleotid-Straumlnge vollstaumlndig als Duplex vorliegen Zudem

wurden die Messungen unter kontinuierlichem N2-Strom durchgefuumlhrt um eine

Kondensation von Luftfeuchtigkeit an der Glaswand der Kuumlvette und somit eine

Stoumlrung der Messung zu unterbinden

Abbildung 711 CD-Spektren der RNA-Duplexe mit Fluormodifizierteindolen

gepaart mit A

Alle in Abbildung 711 gezeigten CD-Spektren zeigen den fuumlr eine A-Helix

charakteristischen Kurvenverlauf Es ist eine deutlich houmlhere Elliptizitaumlt der 6FI

modifizierte Duplex bei dem Hauptmaximum festzustellen Dieses Hauptmaximum

zeigt dass dieser Strang eine bessere Stabilitaumlt hat

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

200 220 240 260 280 300 320 340

4FI

6FI

7FI

I

46DFI

5FI

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 99

Abbildung 712 CD-Spektren der RNA-Duplexe gepaart zwischen 46DFBI

46DFI 7NP 9DP und A

CD-Spektroskopische Untersuchungen wurden auch an RNA-Duplexen modifiziert

mit 46DFBI 46DFI 7NP und 9DP und mit A hybridisiert durchgefuumlhrt

Aus den Spektren laumlsst sich erkennen dass die Haupmaxima uumlber die Stabilitaumlt

aussagen Eine deutlich geringere Elliptizitaumlt wurde bei 46DFBI gemessen waumlhrend

das houmlchste Maximum bei 9DP ist Diese korreliert sehr gut mit gemessenen Tm-

Werten

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

190 210 230 250 270 290 310 330 350

λ [ nm ]

θ [

mg

rad

]

9NP

7NP

46DFI

46DFBI

8 PMF Berechnungen 100

8 PMF Berechnungen

Aufgrund der von Parsch und Engels 2002 (Parsch 2002) durchgefuumlhrten

Experimente konnte gezeigt werden dass 46-Difluorbenzimidazol (5) und 24-

Difluorbenzol (6) zwei universale Basen mit der niedrigsten Destabilisierung des RNA

12mers und den kleinsten Energie-Unterschieden in Bezug auf die

gegenuumlberliegende natuumlrliche Base sind Es wurde vermutet dass keine typischen

Wasserstoffbruumlcken zwischen der Fluorbase und der natuumlrlichen Base vorliegen

Vielmehr werden schwache dipolare C-FH-X-Wechselwirkungen als stabilisierende

Kraft vorgeschlagen (Parsch 2002) Um die zugrunde liegenden stabilisierenden

Kraumlfte der Fluorbasen bzw deren Universalitaumlt weiter zu untersuchen wurden

bdquoPotential of mean forceldquo (PMF) Berechungen mit Hilfe von Molekulardynamik(MD)-

Simulationen durchgefuumlhrt (siehe Methoden Teil) Diese untersuchten Basen-

Paarungen sind in Abbildung 82 gezeigt Zudem sollte geklaumlrt werden was der

stabilisierende Beitrag der Fluorsubstituenten im Vergleich zu Toluol ist Aufgrund der

Ergebnisse dieser Berechungen konnten neue bdquouniverselleldquo Basen vorhergesagt und

mit weiteren Experimenten validiert werden

81 Methoden

Die Berechnungen PMF (potential of mean force) wurden mit dem AMBER8

Molekular Simulationspaket ausgefuumlhrt (Case at al 2005) Strukturen von

natuumlrlichen Basen wurden von nucgen Modul AMBER uumlbernommen und modifiziert

durch Umtausch von Ribose mit Methyl-Gruppe Aumlhnlich natuumlrliche PurinPyrimidin

Basen wurden als Toluen 24-Difluorotoluen und 46-Difluoro-1-methyl-benzimidazol

8 PMF Berechnungen 101

modifiziert Alle Berechnungen wurden mit parm94 (Cornell at al 1995) und gaff

(Wang at al 2004) Parameter-Set ausgefuumlhrt Folgend RESP Methodologie (Bayly

1993) wurde die Atomladung von natuumlrlichen Basenanaloga bestimmt Im der Fall

natuumlrlichen Basen wurde die Atomladung der Methyl-Gruppe auf der glykosidische

Seit allgemein neutral gerichtet mit Atomladung der Base uumlbernommen von AMBER

Bibliothek

Nicht-natuumlrliche Basen wurden jeweils mit A und C gepaart Watson-Crick

Basenpaargeometrie wurde durch Uumlberlagerung auf die Struktur einer natuumlrlichen A-

Form RNA erhalten Um die Bewegungen der Basen gestapelten Konformationen

waumlhrend den Simulationen zu verhindern wurden vier Bindungswinkel angelegt nach

Referenz Stofer at al 1999 und exemplarisch in Abb81 gezeigt (gelbe Linien)

Aumlhnlich Propellerwinkel zwischen zwei Basen wurde in Order planer Konfiguration

eingeschraumlnkt (Abbildung 81 orange-Linien) Die Basen wurden in eine Box von

TIP3P(Jorgensen at al 1983) Wassermolekuumlle plaziert Molekular Dynamik (MD)

Simulationen wurden mit sander Modul von AMBER Programmpaket ausgefuumlhrt

mittels periodischer Randbedingungen und particle mesh Ewald method (PME)

(Dorden at al 1993) um weiterraumlumige elektrostatische Wechselwirkungen zu

bearbeiten Alle Simulationen wurden in NVT ensemble bei 300K ausgefuumlhrt mit

Zeitschritten von 2fs Zur Beschraumlnkung fuumlr alle Bindungen an denen H beteiligt sind

wurde der SHAKE (Ryckaert at al 1977) Algorithmus verwendet

PMF wurden mittels Umbrella Sampling (Torrie 1977) berechnet Hier wurde das

System eingeschraumlnkt auf engem Bereich der Koordinate bei Anwendung eines

quadratischen Potentials Vi(r) In unserem Fall der Abstand zwischen zwei

Atomringen wie das in Abb81 gezeigt ist (tiefrote Linie) wurde als

Reaktionskoordinate benutzt Von beeinflusst Haumlufigkeitverteilung Pi(r) erhalten fuumlr

jedes Intervall i PMF Wi(r) wurde Nachbearbeitung mittels WHAM erhalten (Bouzida

1992)

iiiBi CrVrPTkrW )()(ln)(

In dieser Methode sind Histogramme Pi(r) kombiniert und die Faktoren Ci werden

iterativ so angepasst dass eine optimale Loumlsung resultiert die die

8 PMF Berechnungen 102

Kontinuitaumltsbedingungen erfuumlllt Am Ende werden so die resultierende PMF vertikal

so verschoben dass die laumlngsten Distanzen Null werden Abstaumlnde r wurden von 3

bis 10 Ǻ in 1 Ǻ Schritte durchmustert wobei jeweils 200 ps Aumlquilibrierung vor dem

eigentlichen Durchmustern von mindestens 800ps fuumlr jedes Intervall erfolgte

Abbildung 81 Abstand zwischen zwei Atomringe

82 Ergebnisse und Diskussion

Die freien Energie Kurven der verschiedenen Basenpaarungen der Fluorbasen 5 und

6 jeweils gegen A und C sind in Abb 83 gezeigt Alle Kurven sind bei dem

maximalen simulierten Abstand zwischen den Basen auf Null gesetzt worden Wie

aufgrund des vorangegangenen Experiments (Parsch 2002) erwartet lassen sich

anhand der Energieprofile in Abb 83 keine Unterschiede in Bezug auf die

gegenuumlberliegende Base beobachten Der universale Charakter der Fluorbasen 5

und 6 wird in der Simulation wiedergegeben Die Basenpaarung mit 5 bzw 6 ist

allerdings mit +07 kcalmol unguumlnstig im Vergleich zu -31 kcalmol bei dem Watson-

Crick Basenpaar AU (Daten nicht gezeigt) Das erste Energieminimum der 5 bzw 6

Basenpaare liegt auch bei einem groumlszligeren Abstand zwischen den Basen als bei AU

(36 Aring vs 30 Aring) Dies laumlsst vermuten dass bei 5 bzw 6 keine klassischen

Wasserstoffbruumlcken wie bei einer Watson-Crick Basenpaarung vorliegen und

moumlglicherweise die Desolvatation der Fluorsubstituenten ein wichtiger

stabilisierender Faktor ist Um dies genauer zu untersuchen wurden PMF-

8 PMF Berechnungen 103

Berechnungen fuumlr die schwaumlchere universale Base ohne Fluorsubstituenten (Toluen)

durchgefuumlhrt

Auch fuumlr Toluen stimmen Simulation und Experiment dahingehend uumlberein dass sich

keine Unterschiede im Energieprofil in Bezug auf die gepaarte Base beobachten

lassen (Abbildung 83 schwarze und orangene Kurve) Die Basenpaarung mit

Toluen ist mit +16 kcalmol noch unguumlnstiger als die mit 46-Difluorbenzimidazol (5)

bzw 24-Difluorbenzol (6) Anhand der ungefaumlhr gleichen Energie (~19 plusmn 03

kcalmol) der

NN

N

NNH2

NN

N

NNH2

H3C

F

F CH3

N

NH2

H3C F

F

CH3O

N

NF

F

CH3H3C

N

NF

F

CH3N

NH2

H3C O

NN

N

NNH2

H3C

CH3

N

NH2

H3C OCH3

Abbildung 82 Mit MD untersuchte Basenpaare A-5 (blau) C-5 (rot) A-6 (gruumln) C-6 (magenta) A-Toluen (schwarz) und C-Toluen (orange)

8 PMF Berechnungen 104

3 4 5 6 7 8 9 10 11-1

0

1

2

3

4

5

6

7P

MF

[kcalm

ol]

r [Aring]

3 4 5 6 7 8 9 10 11-1

0

1

2

3

4

5

6

7P

MF

[kcalm

ol]

r [Aring]

Abbildung 83 Freie Energie Kurve fuumlr die Basenpaare A5 (blau) C5 (rot) A6

(gruumln) C6 (magenta) AToluen (schwarz) und CToluen (orange)

ersten Energiebarriere im PMF bei ca 47 Aring Abstand zwischen den gepaarten Basen

laumlsst sich schlieszligen dass bei allen in Abb 83 gezeigten Basenpaarungen der

Energieaufwand gleich hoch ist waumlhrend der Annaumlherung zwischen den Basen sich

befindendes Wasser zu verdraumlngen Der Unterschied in den PMF-Werten am ersten

Minimum muss also in den Interaktionen der Fluorsubstituenten in 46-

Difluorbenzimidazol bzw 24-Difluorbenzol im Vergleich zu Toluen liegen was auf

schwache dipolare C-FhellipH-X bzw XhellipH-C Wechselwirkungen hinweist die schon in

Referenz Justin 2004 beschriebenen wurden

83 Vorhersage

Aufgrund der identifizierten Stabilitaumltseigenschaften der Fluorbasen B und E und

unter Beruumlcksichtigung der Bioisosterie von in Heteroaromaten befindendem

Stickstoff und an einen Aromaten gebundenem Fluor wurden die ersten drei in

Tabelle 81 aufgefuumlhrten Verbindungen als alternative universelle Basen

8 PMF Berechnungen 105

N

N

N

N

CH3

vorgeschlagen Fuumlr jede der Basen wurden wieder PMFs fuumlr die Basenpaarung mit A

und C berechnet Anhand der errechneten freien Energien konnte 7-N-Purin als

vielversprechendste universelle Base

X = universale Base ΔG fuumlr XA [ kcalmol] ΔG fuumlr XC[ kcalmol]

CH3

NC

NC

049 005

CH3

O2N

O2N

-047 -091

075 098

N

N

N CH3

080 105

Tabelle 81 Vorgeschlagene alternative bdquouniverselleldquo Basen 24-Dicyanotoluen (blau) 24-Dinitrotoluol (rot) 7-N-Purin (gruumln) und 9-Deasapurin (magenta) und die Freie Energie ΔG berechnet aus jeweiligen PMFs

identifiziert werden (Tab 81) da sie die geringsten Unterschiede in den freien

Energien in Bezug auf die jeweils gepaarte Base aufweisen und die Energien in etwa

im Bereich von 5 und 6 liegen Neue Experimente wurden durchgefuumlhrt um die

vorhergesagten Eigenschaften der Purine zu validieren Fuumlr die aus den

Experimenten resultierenden potentiellen universellen Base 9-Deaza- und 7-N-Purin

wurden ebenfalls PMF-Berechungen durchgefuumlhrt (Tab 81 letzte Zeile)

8 PMF Berechnungen 106

84 Schlussfolgerung

Zusammenfassend laumlsst sich sagen dass die aus den Simulationen berechneten

relativen freien Energien fuumlr alle Basenpaarungen mit experimentellen Ergebnissen

dahingehend uumlbereinstimmen dass sie den universellen Charakter der

Basenanaloga betonen Die universellen Basen zeigen das gleiche freie Energie

Profil ungeachtet der gegenuumlberliegenden Base Es konnte gezeigt werden dass der

Energieaufwand fuumlr die Desolvatisierung der Basenpaare fuumlr Toluen und 46-

Difluorbenzimidazol 24-Difluorbenzol aumlquivalent sind Des Weiteren wurden

schwache aber attraktive C-FhellipH-X bzw XhellipH-C Dipolinteraktionen der Fluorbasen

als ausschlaggebend fuumlr die Stabilisierung der RNA identifiziert Im Vergleich zu

Watson-Crick Basenpaaren ist die Basenpaarung mit Fluorbasen eher unguumlnstig7-

N-Purin wurde aufgrund der durchgefuumlhrten Simulationen als potentielle universelle

Base identifiziert und durch die nachfolgenden Experimente als solche bestaumltigt

(siehe Kapitel 7) Auch die aus dem Experiment resultierende Base 9-Deazapurin

wurde von den Simulationen als universelle Base bestaumltigt

9 Zusammenfassung amp Ausblick 107

9 Zusammenfassung amp Ausblick

Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden modifizierte Nukleoside synthetisiert um

ihren Einfluss auf die Stabilitaumlt von RNA-Duplexen zu untersuchen

Bei den fluorierten Benzimidazol-Nukleosidanaloga handelt es sich um universelle

Basen die bei der Basenpaarung nicht zwischen den vier natuumlrlichen Nukleosiden

unterscheiden koumlnnen Die dabei auftretende Destabilisierung der RNA-Duplexe

sollte durch die Aumlnderung physikalisch-chemischer Eigenschaften vermindert

werden Durch die Synthese der fluorierten Indol-Nukleosidanaloga mit denselben

Fluoratompositionen sollte nachgewiesen werden welche Rolle ein ausfallendes

Stickstoffatom im Fuumlnfring-System spielt (Abbildung 91)

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

OO

O OH

AS

Abbildung 91 Synthetisierte Fluoroindol-Nukleosidanaloga

9 Zusammenfassung amp Ausblick 108

Weitere Untersuchungen wurden so entwickelt dass die zwei spC-F in 46DFBI wie

auch in 46DFI mit Stickstoffatomen getauscht wurden So wurde noch eine neue

Serie Nukleosidanaloga synthetisiert (Abbildung 92) Schlieszliglich wurde noch 1-

Desoxy-D-ribofuranose AS als absischer Baustein synthetisiert

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abbildung 92 Synthetisierte 7-N-Purin und 9-Deazapurin-Nukleoside

Die Synthese der Indol- und 9-Deazapurin-Nukleosidanaloga wurde uumlber eine

Glycsilierungsreaktion mit geeignet geschuumltzter Deoxyribose durchgefuumlhrt Dies

wurde uumlber vier Stufen ohne Aufreinigung aus Deoxyribose synthetisiert Die

entsprechenden Deoxy-nukleoside wurden danach in fuumlnf Schritten zu Ribo-

nukleosiden transformiert Nach der Entschuumltzung von Toluoyl-Gruppen wurden die

5acute- und 3acute-OH Gruppen sukzessiv geschuumltzt Nach simultaner 5acute-OH Entschuumltzung

und 3acute-OMs Eliminierung wurden die gewuumlnschten Ribonukleoside durch

katalytische Dihydroxilierung erhalten Die Darstellung der Verbindung 7NP erfolgte

uumlber die Silyl-Hilbert-Johnson-Reaktion Der abasische Baustein AS wurde

ausgehend von 235-Tri-O-benzyl-ribofuranose durch Dehydroxylierung und

anschlieszligende Entschuumltzung erreicht

Von allen Nukleosiden gelang es Kristalle aus Wasser oder Methanol zu erhalten

und roumlntgenkristallographisch zu untersuchen Die Kristallpackungen zeigten eine

sehr interessante Anordnung der Molekuumlle Alle Fluorindol-Nukleoside mit Ausnahme

von 7-N-Purin-Nukleosid 7NP zeigten nicht die fuumlr aromatische Systeme normale

Fischgraumlten-Struktur sondern eine Anordnung in der die Molekuumlle gegenuumlberliegen

Die Kristallpackung besteht abwechselnd aus hydrophilen und lipophilen Schichten

Die hydrophilen Schichten bestehen aus den Zuckeruntereinheiten und die lipophilen

9 Zusammenfassung amp Ausblick 109

aus den Fluoraromaten Die Zucker sind durch Wasserstoffbruumlcken miteinander

verbunden Fuumlr die Orientierung der Molekuumlle zueinander sind aber die Fluoratome

verantwortlich In der Kristallpackung von 7-Fluorindol-Nukleosid 7FI kann ein Fluor-

Wasserstoff-Abstand von nur 230 pm detektiert werden Dies ist deutlich kuumlrzer als

die Summe der van-der-Waals Radien von Fluor und Wasserstoff von 255 Aring Der

Abstand wird zwischen dem Fluor des einen Nukleosids und einem Wasserstoff

eines gegenuumlberliegenden Nukleosids gemessen Der Abstand von 230 Aring ist einer

der kuumlrzesten jemals in Kristallen gemessenen F-H Abstaumlnde des Typs Cspsup2-FH-

Cspsup2 Bedingt durch diesen kurzen Abstand kann von einer FH Wasserstoffbruumlcke

gesprochen werden Auf der anderen Seite in der Kristallstruktur von 4-Fluorindol-

Nukleosid 4FI konnte ein F-H Abstand von 269 Aring nachgewiesen werden welcher

deutlich laumlnger als die Summe der van-der-Waals Radien von Fluor und Wasserstoff

ist

Die Nukleoside wurden auf ihre Lipophilie hin untersucht Zu diesem Zweck wurden

Octanol-Wasser Verteilungskoeffizienten der Nukleoside gemessen Die fluorierten

Nukleoside zeigten im Gegensatz zu den nichtfluorierten Nukleosiden eine deutlich

groumlszligere Lipophilie

Nach Umsetzung der Nukleoside zu den Phosphoramiditen konnten diese

kupplungsfaumlhigen Monomere in den RNA-Festphasensynthesen eingesetzt und in

RNA 12mere eingebaut werden

Um den Einfluss der aromatischen Fluorosubstitutionen auf die thermodynamische

Stabilitaumlt von RNA-Duplexen zu untersuchen wurden UVVIS- und CD-

spektroskopische Messungen an monomodifizierten RNA 12meren durchgefuumlhrt Aus

den erhaltenen Schmelzkurven wurden die Schmelzpunkte bestimmt (Abbildung 93)

und die thermodynamischen Daten ausgerechnet

Die Anwendung hydrophober Fluorsubstituierter Nukleobasen fuumlhrte im Fall der

fluorierten Indol-Nukleoside zu Destabilisierung im Vergleich mit natuumlrlichen

Basenpaaren

9 Zusammenfassung amp Ausblick 110

Fluoriertre Indol-Nukleoside gepaart mit natuumlrlichen Basen

0

5

10

15

20

25

30

35

40

4FI 5FI 6FI 7FI 46DFI I

Tm

-We

rt [

degC]

A

C

G

U

Abbildung 93 Graphische Darstellung der Schmelzpunkte der RNA-Duplexe

Aus den folgenden Resultaten laumlsst sich zusammenfassen

1 Position der Fluoratom in fluorierten Indole spielt eine wesentliche Rolle fuumlr die

Stabilitaumlt des RNA-Duplex

2 6FI bildet die stabilste Basenpaaren mit natuumlrlichen Basen

3 Basenpaarung von 4FI traumlgt eine deutlich houmlhere Destabilisierung Fuumlr diese

Modifikation wurden auch die laumlngsten Abstandwerte zwischen C-FhellipH in der

Kristallpackung gemessen (Die Vermutung liegt nahe dass diese Base sich

auszligerhalb des Duplex befindet)

4 Alle Fluorindol-Basenanaloga zeigen die Tendenz zur Paarung mit Adenosin

5 Bei 46DFI handelt sich um universelle Base

Um noch weniger destabilisierende universelle Basen zu finden wurde das

Forschungsfeld mit Methoden aus dem Bereich der strukturellen Bioinformatik

Molekuumll-dynamiksimulationen und freie Energie-Rechnungen ausgeweitet

Resultierende Simulationen fuumlhrten zu zwei neuen Basen 7NP als Analogon zu

46DFBI und 9DP als Analogon zu 46DFI (siehe Kapitel 8) Theoretische

Rechnungen lieszligen sich bestaumltigen durch experimentelle Ergebnisse (Abbildund

94)

9 Zusammenfassung amp Ausblick 111

Modifizierte Basenpaare

0

5

10

15

20

25

30

35

40

A C G U

Tm

-Wert

[degC

]

46DFBI

7NP

46DFI

9DP

Abbildung 94 Graphische Darstellung der Schmelzpunkte der RNA-Duplexe

Die so entstandene Serie von Purin-Basenanaloga hat uns gezeigt dass der

Austausch von Fluoratomen durch Stickstoffatome stabilisierende Effekte bringt Die

chemischen Aumlnderungen beeinflussen die physikalischen Eigenschaften welche

dadurch Stabilisierung oder Destabilisierung des RNA-Duuplex dirigieren In

Abbildung 95 befinden sich ausgerechnete Dipolmomente

46DFBI (μ=307 D) 46DFI (μ=393 D) 7NP (μ=460 D) 9DP (μ=474 D)

Abbildung 95 Ausgerechnete elektrostatisches Feld und Dipolmomente

9 Zusammenfassung amp Ausblick 112

Somit koumlnnen wir fuumlr diese Serie folgendes resuumlmieren

46FI als universelles Base Analogon zu 46DFBI zeigt geringere

destabilisierende Effekte auf den 12mer RNA-Duplex

Umtausch von Fluoratomen in den beiden Basen (46DFI und 46DFBI)

resultiert in deutlich besserer Basenpaarung

Auserrechnete thermodynamische Parametern (von gemessenen Tm-Werten)

wurde ersichtlicht dass houmlhere Tm-Werte durch geringere Destabilisierung

aus Solvatation resultieren nicht aus erhoumlhten Stacking Effekten des RNA-

Duplex

Aus den in dieser Doktorarbeit gewonnenen Erkenntnissen eroumlffnen sich neue

interessante Arbeitsgebiete

Synthese der Triphosphate der modifizierten Nukleoside sowie enzymatische

Einbauversuche

Einbau der als universellen Basen erkannten Nukleoside in Ribozyme mit Test

der Enzymselektivitaumlt und Enzymaktivitaumlt

Der Einsatz der artifiziellen Nukleoside in der RNA Interferenz

10 Experimenteller Teil 113

10 Experimenteller Teil

101 Allgemeines

1011 Chromatographie

Fuumlr die Chromatographie (DC pDC und FC) wurden folgende Loumlsungsmittel

eingesetzt

Acetonitril pa

Ethylacetat technische Qualitaumlt wurde uumlber Calciumchlorid getrocknet und

destilliert

n-Hexan technische Qualitaumlt wurde bei Normaldruck destilliert

Isopropanol technische Qualitaumlt wurde bei Normaldruck destilliert

Methanol technische Qualitaumlt wurde bei Normaldruck destilliert

Methylenchlorid techn Qualitaumlt wurde uumlber Calciumchlorid getrocknet und

destilliert

Wasser reinst

1011a Duumlnnschichtchromatographie (DC)

Fuumlr die analytische Duumlnnschichtchromatographie wurden mit Kieselgel 60

beschichtete Aluminiumfolien mit Fluoreszenzindikator verwendet (Merck Nr 5554

02 mm Schichtdicke) die auf eine Groumlszlige von 2 - 5 10 cm zugeschnitten wurden

Die Laufstrecke betrug 8 - 9 cm Alle Rf-Werte wurden bei Kammersaumlttigung ermittelt

UV-aktive Substanzen wurden mit einer UV-Lampe bei einer Wellenlaumlnge von 254

10 Experimenteller Teil 114

nm detektiert Duumlnnschichtchromatogramme mit UV-inaktiven Zuckern wurden mit

einem Reagenz aus 10 konz Essigsaumlure 5 Anisaldehyd und 5 konz

Schwefelsaumlure in 75 igem waumlssr Ethanol bestrichen und mit einem Heiszligluftfoumln auf

etwa 300degC erhitzt Dabei faumlrbten sich die Verbindungen schwarz

Die Dimethoxytritylgruppe konnte durch Uumlberleiten von Salzsaumluredaumlmpfen detektiert

werden Es erfolgte eine Orangefaumlrbung

1011b Praumlparative Duumlnnschichtchromatographie (pDC)

Fuumlr die praumlparative Duumlnnschichtchromatographie wurde ein Chromatotron der Firma

Harrison Research (Modell 7924 T) verwendet Als Trennmaterial diente hierbei

gipshaltiges Kieselgel (Merck 60 PF254 Nr 7749) das in Schichtdicken von 1 2 bzw

4 mm auf entsprechende Glasplatten (Durchmesser 20 cm) aufgetragen wurde Die

Detektion der UV-aktiven Substanzen erfolgte bei einer Wellenlaumlnge von 254 nm

1011c Praumlparative Saumlulenchromatographie (Flash-Chromatographie FC)

Die Flash-Saumlulenchromatographie (Still et al 1978) wurde mit Kieselgel 60

(Korngroumlszlige 40-63 m Merck Nr 9385) als Trennmaterial durchgefuumlhrt Es standen

Saumlulen verschiedener Durchmesser zur Verfuumlgung Die Trennungen wurden wie bei

den Einzelverbindungen in Kapitel 7 beschrieben entweder isokratisch oder mit

Stufengradienten durchgefuumlhrt

1011d Hochleistungsfluumlssigkeitschromatographie (HPLC)

Die HPLC Aufreinigungen der Oligonukleotide wurden auf Anlagen von JASCO

durchgefuumlhrt Details sind in Kapitel 7 beschrieben Die Retentionszeiten der

ungeschuumltzten Nukleoside wurden ebenfalls auf der Anlage von JASCO bestimmt

Details sind in Kapitel 7 beschrieben

10 Experimenteller Teil 115

1012 Spektroskopie

1012a NMR-Spektroskopie

Die NMR-Spektren wurden auf den Geraumlten AMX 250 WH 270 und AMX 400 der

Firma Bruker aufgenommen Die chemische Verschiebung (ppm) wurde auf das

jeweilige Loumlsungsmittelsignal geeicht Als Loumlsungsmittel wurden DMSO-d6 mit =

249 ppm und CDCl3 mit = 727 ppm fuumlr die 1H-NMR-Spektren sowie DMSO-d6 mit

= 395 ppm und CDCl3 mit = 770 ppm fuumlr die 13C-NMR-Spektren verwendet Fuumlr

die 19F-NMR-Spektren in DMSO-d6 wurde CCl3F als Standard verwendet und auf ndash

1629 ppm geeicht Alle Spektren wurden bei einer Temperatur von 300 K

aufgenommen

1012b UVVIS-Spektroskopie

Die UV-Spektren wurden an einem UV-Spektralphotometer der Firma Varian (Modell

Cary 1) aufgenommen

1013 Massenspektrometrie

Die Massenspektren wurden auf Geraumlten der Firmen VG Analytical und VG Biotec

(heute Micromass) aufgenommen Fuumlr die Electrospray-Ionisation (ESI) stand eine

VG Platform II mit Quadrupol Analysator zur Verfuumlgung Spektren mit

matrixunterstuumltzter Laserdesorption Ionisation (MALDI) wurden auf einem

Flugzeitmassenspektrometer (VG Tofspec) entweder im linearen oder im

Reflectronmodus gemessen

10 Experimenteller Teil 116

1014 Elementaranalyse

Die Elementaranalysen wurden an einem Geraumlt der Firma Foss-Heraeus (CHN-O-

Rapid) durchgefuumlhrt

1015 Verwendete Chemikalien

1235 Tetra-O-acetyl--D-ribofuranose = -D-Ribofuranose-1235-tetraacetat

C13H18O9 [31828] Aldrich Nr 15902-6 98 Smp 81-83degC

12-Dichlorethan = Ethylenchlorid C2H4Cl2 [9896] Fluka Nr 03527 puriss absolut

uumlber Molekularsieb 995 H2O lt 0005 Sdp 84degC d = 1253

1-Butanol C4H10O [7412] Fluka Nr 19430 purum 98 Sdp 116-118degC d =

081

1-Methyl-2-pyrrolidinon C5H9NO [9913] Aldrich Nr 27045-8 gt 99 fuumlr die HPLC

Sdp(10 mm) 81-82degC d = 1028

1-Methylimidazol C4H6N2 [8211] Fluka Nr 67560 puriss 99 Sdp 195-197degC

d = 1033

1-Octanol C8H18O [13023] Fluka Nr 74848 fuumlr die UV-Spektroskopie 995 d

= 082

24-Difluorobenzaldehyd C7H4F2O [14211] Fluka Nr 36886 purum gt 970 Sdp

65-66degC d=1305

2-Deoxy-D-erythro-pentose C5H10O4 [13413] Fluka Nr 31170 purum 990

2-Fluoracetanilid C8H8FNO [15316] Lancaster Nr 1201 98 Smp 75-77degC

2-Fluorobenzaldehyd C7H5FO [12412] Fluka Nr 46550 purum gt 980 Sdp

172-174degC d=1187

44-Dimethoxytriphenylmethylchlorid = 44-Dimethoxytritylchlorid (DMTrCl)

C21H19ClO2 [33883] Merck Nr 818616 gt 99 Smp 120-123degC

4-Fluorobenzaldehyd C7H5FO [12412] Fluka Nr 46570 purum gt 980 Sdp

181degC d=1157

4-Fluoroindol C8H6FN [13514] Fluorochem Nr 005409

10 Experimenteller Teil 117

4-Methyl-benzoylchlorid=p-Toluoylchlorid CH3C6H4COCl [15459] Fluka Nr76220

purum 980 Sdp 225-227degC d=1169

4-Methyl-morpholin-4-oxid-Monohydrat C5H11NO2H2O [13516] Fluka Nr 67873

puriss 970 Smp 71-73degC

5-Fluoroindol C8H6FN [13514] Fluorochem Nr 006240

7-Fluoroindol C8H6FN [13514] Fluorochem Nr 005411

Acetonitril C2H3N [4105] Fluka Nr 00695 puriss 995 absolut uumlber

Molekularsieb H2O 001 Sdp 82degC d = 0782

Acetonitril C2H3N [4105] Fluka Nr 00709 puriss 995 absolut uumlber

Molekularsieb H2O 0001 Sdp 82degC d = 0782 (fuumlr die Synthese der

Phosphoramidite verwendet)

Acetonitril C2H3N [4105] Roth Nr 88252 995 fuumlr die HPLC Sdp 81-82degC d =

078

Acetylchlorid C2H3ClO [7850] Fluka Nr00990 puriss 990 Sdp 52degC d=1105

Aminomalonsaumlure-diethylester-hydrochlorid C7H13NO4HCl [21165] Fluka Nr

08360 purum gt 990 Smp 165-170degC

Ammoniak NH3 (g) [1703] Linde eingesetzt wie gekauft

Ammoniakloumlsung NH4OH [3505] Merck Nr 105426 32 reinst d = 088

Ammoniumchlorid NH4Cl [5349] Fluka Nr 09702 purum pa 99

Argon Qualitaumlt 48 Linde eingesetzt wie gekauft

Bortrifluorid-Ethyletherat BF3C4H10O [14193] Fluka Nr 15719 purum saumlurefrei

Sdp 128degC d = 113

Bromessigsaumlure-methylester C3H5BrO2 [15298] purum gt 970 Sdp 144-145degC

d=1664

Celite-Filtergel Fluka Nr 22139 Filterhilfsmittel leicht gegluumlht

Chloroform-d1 CDCl3 [12037] Deutero GmbH 998 Atom D stabilisiert mit Silber

Cyclohexen C6H10 [8215] Fluka Nr 29240 purum 99 stabilisiert mit ~001

26-Di-tert-butyl-p-kresol Sdp 81-84degC d = 081

Deuteriumoxid D2O Deutero GmbH 999 Atom D

Diethylether C4H10O [7412] Fluka Nr 31685 puriss 995 uumlber Molekularsieb

stabilisiert mit 26-Di-tert-butyl-p-kresol Sdp 35-36degC d = 0713

Diethylpyrocarbonat (DEPC) C6H10O5 [16214] Fluka Nr 32490 purum 97

Sdp 160-163degC d = 112

10 Experimenteller Teil 118

Diisopropylamin C6H15N [10119] Aldrich Nr 47122-4 995 d = 0722

Diisopropylethylamin (Huumlnigs Base DIPEA) C8H19N [12925] Aldrich Nr D12580-6

99 Sdp 127degC d = 0742

Dimethylsulfoxid-d6 (DMSO-d6) C2D6OS [8413] Groupe C E Saclay

998 Atom D

Dinatriumhydrogenphosphat Dodecahydrat Na2HPO412H2O [35814] Fluka Nr

71650 puriss pa kristallisiert

Dioxan C4H8O2 [8811] Riedel-de Haeumln Nr 33147 fuumlr Analyse 995

Essigsaumlure C2H4O2 [6005] Riedel-de Haeumln Nr 33209 998 Sdp 117-118degC

d = 1049

Essigsaumlureanhydrid C4H6O3 [10209] Fluka Nr 45830 puriss pa Sdp 138-140degC

d = 108

Ethanol C2H6O [4607] Riedel-de Haeumln Nr 32205 fuumlr Analyse

Formamidin-acetat CH4N2CldquoH4O2 [10411] Fluka Nr 47690 purum gt 980

Smp 160degC

Indol C8H7N [11715] Fluka Nr 57190 puriss 990 Smp 52-53degC

Isoxasol C3H3NO [6906] Fluka Nr 59948 purum gt 970 Sdp 193-95degC

d=1077

Kaliumhydroxid KOH [5611] Fluka Nr 60370 puriss pa Plaumltzchen 86

Kaliumhydroxid KOH [5611] Fluka Nr 60380 purum Pulver 85

Kupfer Cu [ 6355] Fluka Nr 61141 purum 99

Lithiumchlorid LiCl [4239] Fluka Nr 62480 purum pa

Magnesiumsulfat MgSO4 [12037] Riedel-de Haeumln Nr 13143 reinst getrocknet

Methanol CH4O [3204] Fluka Nr 65542 puriss gt 995 uumlber Molekularsieb

H2O 100 ppm Sdp 64-65degC d = 079

Methanol CH4O [3204] Riedel-de Haeumln Nr 32213 gt 998 max 005 H2O

Sdp 64-65degC d = 0792

Methansulfochlorid CH3ClO2S [11455] puriss 990 Sdp 53-55degC d=1476

Methylenchlorid = Dichlormethan CH2Cl2 [8493] Fluka Nr 66749 puriss gt 995

uumlber Molekularsieb H2O 50 ppm Sdp 40degC d = 1325

Molekularsieb 3 Aring Fluka Nr 69831

Natrium hydrid NaH [2400] Aldrich Nr 223441 purum 95 Smp 800degC

Natriumacetat C2H3O2Na [8203] Acros Nr 14961 techn gt 95

Natriumazid NaN3 [6501] Fluka Nr 71290 purum gt 990

10 Experimenteller Teil 119

Natriumcarbonat Na2CO3 [10599] Merck Nr 106395 mind 995 wasserfrei

Natriumchlorid NaCl [5844] Merck Nr 1540 gt 995

Natriumdihydrogenphosphat Dihydrat NaH2PO42H2O [15601] Fluka Nr 71500

purum pa kristallisiert

Natriumdithionit Na2 O4S2 [17411] Fluka Nr 71699 purum~85

Natriumethoxid C2H5ONa [6805] Fluka Nr 71210 techn gt 95

Natriumhydrogencarbonat NaHCO3 [8401] Fluka Nr 71630 purum gt 98

Natriumhydroxid NaOH [4000] Gruumlssing Nr 12155 99

n-Hexan C6H14 [8617] Fluka Nr 52766 puriss absolut uumlber Molekularsieb H2O

001 Sdp 69degC d = 0659

Palladiumhydroxid auf Kohle (Pearlmanacutes Katalysator) Fluka Nr 75990 puriss 10

Palladium

Phosphorpentoxid P2O5 [14194] Riedel-de Haeumln Nr 04113 985

Phosphortrichlorid PCl3 [13733] Riedel-de Haeumln Nr 04603 99 d = 157

Pyridin C5H5N [7910] Fluka Nr 82704 puriss gt 998 H2O lt 50 ppm uumlber

Molekularsieb Sdp 116degC d = 0983

Pyridin C5H5N [7910] Gruumlssing Nr 13057 gt 995 Sdp 115degC d = 0978 wurde

mind 2h uumlber CaH2 Ruumlckfluszlig gekocht und abdestilliert

Salzsaumlure HCl [3646] Riedel-de Haeumln Nr 30721 pa mind 37

Schwefelsaumlure H2SO4 [9807] Merck Nr 100731 95-97 Sdp 330degC d = 184

Silbernitrat AgNO3 [16988] Fluka Nr 85228 puriss pa 995

Stickstoff N2 [2801] Qualitaumlt 999 Linde eingesetzt wie gekauft

Sulfurylchlorid SO2Cl2 [13497] Aldrich Nr 15776-7 97 Sdp 68-70degC d = 1680

sym-Collidin = 246-Trimethylpyridin C8H11N [12118] Fluka Nr 27690 puriss pa

99 Sdp 170-172degC d = 0914

tert-Butyldimethylchlorsilan (TBDMSCl) 1 M Lsg in THF C6H15ClSi [15073] Fluka

Nr 19904 purum d = 0886

tert-Butyldiphenylchlorosilan (TBDPSCl) C16H19ClSi [27487] Fluka Nr 19938

purum gt 995 Sdp 90degC d=1074

Tetrabutylammoniumfluorid-Lsg (TBAFTHF) C16H36FN [26147] purum~1 M Lsg in

Tetrahydrofuran d=0908

Tetrahydrofuran C4H8O [7211] Fluka Nr 87371 puriss absolut uumlber

Molekularsieb 995

Toluol C7H8 [9214] Fluka Nr 89682 purum 99 Sdp 110-112degC d = 0866

10 Experimenteller Teil 120

Triethylamin (TEA) C6H15N [10119] Fluka Nr 90340 puriss pa gt 995 Sdp

88-89degC d = 0726

Triethylamin Trihydrofluorid C6H15N3HF [16121] Aldrich Nr 34464-8 98

d = 0989

Triethylsilan C6H16Si [11628] Fluka Nr 90550 purum gt 97 Sdp 105-110degC

d = 0732

Trifluormethansulfonsaumluretrimethylsilylester (Trimethylsilyltrifluormethansulfonat

TMSTf) C4H9F3O3SSi [22226] Fluka Nr 91741 purum 98 Sdp(11 mm)

39-40degC d = 1225

Wasserstoff H2 [201] Linde eingesetzt wie gekauft

α-D-Ribofuranose C5H10O5 [15013] Aldrich Nr R175-7 98

Die fuumlr die Abspaltung der Acetylschutzgruppen benoumltigte gesaumlttigte

ammoniakalische Methanolloumlsung wurde durch Einleiten von NH3 (g) in Methanol

(pa) bei ndash78degC fuumlr 30 Minuten hergestellt Die Loumlsung wurde bei ndash20degC aufbewahrt

Fuumlr die Oligonucleotidsynthesen

Acetonitril for DNA-synthesis PerSeptive Biosystems

Acetonitril amidite diluent PerSeptive Biosystems

Capping Reagenz PerSeptive Biosystems

Saumlulen mit CPG-Traumlgermaterial PerSeptive Biosystems

Deblock-Mix PerSeptive Biosystems

Oxidizer PerSeptive Biosystems

Phosphoramidite PerSeptive Biosystems

Sephadex PD10 Saumlulen mit G25 Material Amersham Pharmacia Biotech

1016 Eingesetzte Pufferloumlsungen

a) Fuumlr die Anionenaustausch-HPLC

Puffer A DEPC-Wasser mit LiOH auf pH 80 eingestellt

Puffer B Ansatz wie Puffer A und 4239 g (1 mol) Lithiumchlorid

10 Experimenteller Teil 121

b) Fuumlr die Aufnahme der UV-Schmelzkurven und CD-Spektren

Fuumlr die Aufnahme der UV-Schmelzkurven und die CD-spektroskopischen

Untersuchungen der Oligonukleotide wurde folgendes Puffersystem eingesetzt

140 mM Natriumchlorid (204 g NaCl) 10 mM Dinatriumhydrogenphosphat

Dodecahydrat (895 mg Na2HPO412H2O) und 10 mM

Natriumdihydrogenphosphat Dihydrat (390 mg NaH2PO42H2O) Nach Auffuumlllen

mit Wasser auf 250 ml wurde die angesetzte Loumlsung durch Zugabe von

Salzsaumlure (01 N) auf einen pH-Wert von 70 eingestellt Das verwendete Wasser

war mit Diethylpyrocarbonat (DEPC) vorbehandelt Dazu wurde eine 01 ige

Loumlsung angesetzt uumlber Nacht bei RT stehen gelassen und anschlieszligend 30

Minuten autoklaviert

10 Experimenteller Teil 122

102 Liste der synthetisierten Verbindungen

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-46-difluorindol 41

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-4-fluorindol 86

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-5-fluorindol 93

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-6-fluorindol 104

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-7-fluorindol 114

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-9-deaza-purin 67

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-indol 123

1-(2acute-desoxy-5`-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol

39

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-

fluorindol 85

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-

fluorindol 92

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-

fluorindol 103

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-

46-difluorindol 40

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 113

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-

indol 122

10 Experimenteller Teil 123

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-

deaza-purin 66

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol 84

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol 91

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol

102

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol

112

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 121

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin

130

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol 38

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol 83

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol 90

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-chloro-9-deaza-purin 128

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol 101

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol 111

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin 129

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 120

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 4-fluorindol

82

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-fluorindol

100

10 Experimenteller Teil 124

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 46-

difluorindol 37

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]-indol 119

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-chloro-9-

deaza-purin

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(5-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 5-fluorindol

89

1-[2acute-Desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 7-fluorindol

110

1acute-Desoxy-1acute-( 46-difluorindolyl )-β-D-ribofuranose 42

1acute-Desoxy-1acute-( 5-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 94

1acute-Desoxy-1acute-( 6-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 105

1acute-Desoxy-1acute-( 7-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 115

1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 48

1acute-Desoxy-1acute-( 9-deaza-purindolyl )-β-D-ribofuranose 68

1acute-Desoxy-1acute-( indolyl )-β-D-ribofuranose 124

1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose 49

1acute-Desoxy-5acute-O-(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 60

1-Desoxy-D-ribofuranose 75

235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose 74

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 46

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 9-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 47

10 Experimenteller Teil 125

35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid 36

35-Di-p-toluoyl-1-methyl-2-desoxy-D-ribofuranosid 35

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 5-fluorinolyl )

-szlig-D-ribofuranose 57

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 6-fluorinolyl )

-szlig-D-ribofuranose 58

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 46-

difluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 54

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-fluorinolyl )

-szlig-D-ribofuranose 59

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( inolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 55

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-N-purinolyl

) -szlig-D-ribofuranose 63

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 9-deaza-

purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 72

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- (44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 4-fluorinolyl ) -

szlig-D-ribofuranose 56

3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

10 Experimenteller Teil 126

3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

3-O-(2-Cyanethoxydiisopropylphosphin)-1-desoxy-5-O-(44acute-dimethoxy-

triphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-D-ribofuranose 79

46-Difluorindol 29

46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

4-Fluorindol 27

4-Fluorindol-2-carbonsaumlure 81

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 46-difluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 51

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 6-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 106

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 7-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 116

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 132

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( inolyl ) -szlig-D-ribofuranose 125

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

4-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 87

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

5-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 96

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

6-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 107

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

46-difluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 52

10 Experimenteller Teil 127

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

7-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 117

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

inolyl ) -szlig-D-ribofuranose 126

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 70

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

4-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 88

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

5-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 97

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

6-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 108

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

46-difluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 53

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

7-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 118

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

inolyl ) -szlig-D-ribofuranose 127

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

7-N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 62

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 71

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 4-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 50

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 5-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 95

10 Experimenteller Teil 128

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-

N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 61

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-1-desoxy-D-ribofuranose 76

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 78

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 77

6-Chloro-9-deaza-purin 32

6-Fluorindol 28

6-Fluorindol-2-carbonsaumlure 99

Methyl-2-azido-1-o-fluorobenzoyl-propenoat 80

Methyl-2-azido-1-p-fluorobenzoyl-propenoat 98

Methyl-46-difluorindol-carboxylat 26

Methyl-4-fluorindol-carboxylat 24

Methyl-6-fluorindol-carboxylat 25

10 Experimenteller Teil 129

103 Darstellung und Eigenschaften der Einzelverbindungen

Uumlbersicht

Darstellung des 4-Fluoroindol-Nukleosids 49 und des entsprechenden

Phosphoramidit 56

Darstellung des 5-Fluoroindol-Nukleosids 94 und des entsprechenden

Phosphoramidit 57

Darstellung des 6-Fluoroindol-Nukleosids 105 und des entsprechenden

Phosphoramidit 58

Darstellung des 46-Difluoroindol-Nukleosids 51 und des entsprechenden

Phosphoramidit 54

Darstellung des 7-Fluoroindol-Nukleosids 115 und des entsprechenden

Phosphoramidit 59

Darstellung des Indol-Nukleosids 124 und des entsprechenden

Phosphoramidit 55

Darstellung des 7-N-Purin-Nukleosids 48 und des entsprechenden

Phosphoramidit 63

Darstellung des 9-Deaza-purin-Nukleosids 68 und des entsprechenden

Phosphoramidit 72

10 Experimenteller Teil 130

Methyl-2-azido-1-o-fluorobenzoyl-propenoat 80

OCH3

N3

O

C10H8FN3O2 22119 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Die Loumlsung aus 286 ml (154 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol und 60

ml abs Methanol wurde auf ndash20degC abgekuumlhlt Eine Loumlsung aus 408 g (33 mmol) 2-

Fluorobenzaldehyd und 155 g (135 mmol) Methylazidoacetat in 34 ml abs Methanol

wurde uumlber 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsmischung wurde 2 Stunden bei ndash

20degC und uumlber Nacht bei +4degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde die heterogene

Mischung auf Eis (ca 200 ml) gegossen und gelassen bis Temperatur 5-10degC wird

Der weiszlige Feststoff wurde abgesaugt und Filterkuchen mit Wasser gewaschen Das

Produkt muss aufgrund seiner Instabilitaumlt sofort weiter umgesetzt werden

DC Rf=081 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

823 ( m 1H 4H ) 747 ( m 1H 6H ) 734 ( m 2H 3H 5H ) 700 ( s

1H 7H ) 388 ( s 3H OCH3 )

ESI(+) mz 2238 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 5430 H 365 N 1900

Gefunden C 5410 H 362 N 1900

10 Experimenteller Teil 131

Methyl-4-fluorindol-carboxylat 24

NH

COOMe

C10H8FNO2 19317 gmol

F

Das Rohprodukt Methyl-2-azido-1-o-fluorobenzoyl-propenoat wurde in 200ml Xylen

geloumlst und zwei Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet Der Ansatz wurde nun tropfenweise zu 200 ml

refluxierendem Xylen gegeben Die Reaktionsmischung wurde ca 4 Stunden

refluxiert bis kein N2 mehr entweicht Anschlieszligend wurde am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 423g ( 667 ) uumlber zwei Schritte

DC Rf=063 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1229 ( s 1H NH ) 735 ( m 2H 6H 7H ) 717 ( s 1H 3H ) 686 (

m 1H 5H) 392 (s 3H OCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 629 MHz DMSO-d6 )

16318 ( C=O ) 16211 ( C2 ) 15938 ( C6 ) 13803 ( C8 ) 12855 ( C9

) 124 36 ( C7 ) 11043 ( C5 ) 10875 ( C3 ) 9860 ( C4 ) 5247 (

OCH3 )

ESI(+) mz 1938 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 132

4-Fluorindol-2-carbonsaumlure 81

NH

COOH

C9H6FNO2 17915 gmol

F

417 g ( 216 mmol ) Methyl-6-fluoroindol-2-carboxylat wurde in 350 ml 2 N NaOH-

Loumlsung geloumlst Die Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Ruumlckfluss erhitzt Die

Reaktionsloumlsung wurde auf 0degC abgekuumlhlt und mit einer aumlquivalenten Menge

konzentrierter Salzsaumlure neutralisiert Die Loumlsung darf sich dabei nicht erwaumlrmen

Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten der abgesaugt und mit Eiswasser

gewaschen wurde

Ausbeute 395 g ( 98 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1209 (s 1H NH ) 729-719 ( m 2H 6H 7H ) 795 ( m 1H 3H )

339 (bs 1H COOH )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12077 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 1776 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 133

4-Fluorindol 27

NH

C8H6FN 13514 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

223 g (125 mmol) der 4-Fluorindol-2-carbonsaumlure wurden in 200 ml N-

Methylpyrrolidon geloumlst und mit 317 g (500 mmol) Kupferpulver versetzt Die

Reaktionsmischung wurde uumlber 12 Stunden bei 240degC gekocht Ein Argonstrom

wurde langsam und kontinuierlich durchgeleitet Anschlieszligend wurde die

Reaktionsmischung abgekuumlhlt und uumlber Celite filtriert Der Filterkuchen wurde mit

Ether gewaschen Das Filtrat wurde mit 500 ml Wasser versetzt und die Loumlsung vier

Mal mit Ether extrahiert Die organischen Extrakte wurden ein Mal mit Wasser und

ein Mal mit Brine gewaschen Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff

erhalten

Ausbeute 097 g ( 58 )

DC Rf=040 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

1141 ( bs 1H NH) 739 ( m 1H 2H ) 723 ( m 1H 7H ) 705 ( m

1H 6H) 676 ( m 1H 5H ) 649 ( d 1H 3H )

ESI(-) mz 1337( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 7110 H 448 N 1036

Gefunden C 7138 H 464 N 1044

10 Experimenteller Teil 134

35-Di-p-toluoyl-1-methyl-2-desoxy-D-ribofuranosid 35

R=p-Me-C6H4-CO

C22H24O6 38442 gmol

ORO

OR

OMe

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

934g 2-Desoxyribose (70mmol) wurden in 113 ml geloumlst und dazu wurden 19 ml

einer 1-igen methanolischen HCl-Loumlsung (frisch hergestellt aus 034 ml

Acetylchlorid in 20 ml absolutem Methanol) getropft Die Reaktionsmischung wurde

25 Minuten bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 4g NaHCO3 gequencht Die Loumlsung wurde abfiltriert und zur Trockne

eingeengt Der braune Sirup wurde zweimal mit Pyridin coevaporiert Das

Rohprodukt (1-Methyl-2-desoxy-Dribose) wurde in 56 ml abs Pyridin geloumlst und auf

0degC abgekuumlhlt 21 ml (150 mmol) p-Toluoylchlorid wurden innerhalb von 30 Minuten

zugetropft Die Reaktionsmischung wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur geruumlhrt

Anschlieszligend wurde die Loumlsung mit 150 ml Wasser versetzt und drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die organischen Extrakte wurden zwei Mal mit gesaumlttigter

waumlssriger NaHCO3-Loumlsung einmal mit 2N HCl und einmal mit Wasser gewaschen

Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Der orangefarbene Sirup wurde uumlber

Nacht im Oumllpumpenvakuum getrocknet

Ausbeute 2517 g ( 93 ) uumlber zwei Schritte

ESI (+) 4072 (M+Na)+

10 Experimenteller Teil 135

35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid 36

OO

O

O

O

1

23

4

5

6

7

8acute

8

9

9acute

1011 12

13

14

14acute

15

15acute

16

17

Cl

C21H21ClO5 38884 gmol

2517 g ( 655 mmol ) 35-Di-p-toluoyl-1-methyl-2-desoxy-D-ribofuranosid wurden in

40 ml Eisessigsaumlure geloumlst und in 60 ml einer gesaumlttigten Loumlsung von HCl in

Eisessigsaumlure ( frisch vorbereitet auf einem Eisbad von 98 ml Acetylchlorid und 24

ml Wasser in 49 ml Eisessigsaumlure ) langsam zugetropft Das Produkt bildete sich als

weiszliger Niederschlag Der Niederschlag wurde schnell abgesaugt und mit eiskaltem

Ether nachgewaschen Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 167g ( 655 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

798 ( d 2H J=90 Hz 8H 14H ) 788 ( d 2H J=90 Hz 8acuteH 14acuteH )

720 ( d 4H J= 78 Hz 9H 9acuteH 15H 15acuteH ) 640 ( d 1H J=47 Hz

1H ) 550 ( m 1H 3H ) 481 ( m 1H 3H ) 469-450 ( m 2H 5H )

301-270 ( m 2H 2H ) 240 ( s 3H CH3 ) 239 ( s 3H CH3 )

ESI(+) mz 3531 ( M-Cl )-

10 Experimenteller Teil 136

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 4-

fluorindol 82

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

N

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

084 g (62 mmol) 4-Fluorindol wurden in 80 ml abs Acetonitril geloumlst mit 232 mg

(97 mmol) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 289 g (744 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war

Ionenaustauscher wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 286 ( 944 )

DC Rf=029 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

795 ( m 4H HAr ) 745 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 732 -706 ( m 6H HAr

) 682 ( m 1H 5H ) 666 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 645 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=56 Hz J1acuteH 2`Hα=67 Hz 1acuteH ) 572 ( m 1H 3acuteH ) 476 ( m

2H 5acuteH ) 462 ( m 1H 4acuteH ) 289 ( m 1H 2acuteHβ ) 270 ( m 1H 2acuteHα )

247 ( s 3H Ar-CH3 ) 244 ( s 3H Ar-CH3 )

10 Experimenteller Teil 137

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3 )

-12179 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5100 ( M+Na )+

ElAnalyse Berechnet C 7146 H 534 N 287

Gefunden C 7119 H 549 N 303

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol 83

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

N

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

284 g (583 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 4-fluorindol wurden in 200 ml abs Methanol geloumlst und mit 690 ml

(372 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis pH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 108 g ( 74 )

DC Rf=057 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 138

764 ( d 1H J2H3H =34 Hz 2H ) 743 ( d 1H J7H6H=82 Hz 7H ) 712

( m 1H 6H ) 683 ( m 1H 5H ) 657 ( d 1H J2H3H=34 Hz 3H ) 637

( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=62 Hz J1acuteH2acuteHα=76 Hz 1acuteH ) 529 ( d 1H J=41 Hz

3acuteOH ) 489 ( t 1H J= 54 Hz 5acuteOH ) 435 ( m 1H 3acuteH ) 382 ( m

1H 4acuteH ) 353 ( m 2H 5acuteH ) 247 ( m 1H 2acuteHβ ) 241 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

13828 ( d J=448 Hz C4 ) 12592 ( C2 ) 12221 ( C6 ) 11915 ( CAr )

11705 ( CAr ) 106 96 ( C7 ) 10433 ( C5 ) 9913 ( C3 ) 8708 ( C4acute )

8471 ( C1acute ) 7064 ( C3acute ) 6176 ( C5acute ) 4013 ( C2acute )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2500 MHz DMSO-d6 )

-12249 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 2520 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6214 H 562 N 557

Gefunden C 6233 H 580 N 535

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-

fluorindol 84

N

F

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

094 g (375 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol

wurden in 20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt 11 ml (43 mmol) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb

10 Experimenteller Teil 139

von 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde 24 dann Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte

durch FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als

gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 160 g ( 874 )

DC Rf=051 ( CH2Cl2MeOH 991 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

759 ( m 4H HAr ) 752 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 739 ( m 13H HAr )

708 ( m 1H 6H ) 683 ( m 1H 5H ) 650 ( d 1H J= 34 Hz 3H )

641 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=66 Hz J1acuteH2acuteHα=79 Hz 1acuteH ) 540 ( d 1H J=45

Hz 3acuteOH ) 448 ( m 1H 3H ) 393 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( m 2H 5acuteH )

253 ( m 1H 2acuteHβ ) 232 ( m 1H 2acuteHα ) 098 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12247 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 4902 ( M+H )+

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-4-fluorindol 85

N

F

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi 56774 gmol

10 Experimenteller Teil 140

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

157 g (32 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-Ondashtert-buthyldiphenylsilylndashβ-D-erythro-

pentofuranosyl)-4-fluorindol wurden in 75 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf

0degC abgekuumlhlt und mit 5 ml (64 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung wurde

4 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und ein Mal mit

Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 162 g ( 89 )

DC Rf=051 ( n-HexanEtOAc 7525 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

774-712 ( m 13H HAr ) 682 ( m 1H 5H ) 659 ( d 1H J=33 Hz 3H

) 637 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=86 Hz J1acuteH2acuteHα=55 Hz1acuteH) 552 ( m 1H 3acuteH

) 433 ( m 1H 4acuteH ) 388 ( m 2H 5acuteH ) 307 ( s 3H SCH3 ) 272 (

m 2H 2acuteH ) 112 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3 )

-12187 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5683 ( M+H )+

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-4-fluorindol 86

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

N

F

10 Experimenteller Teil 141

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

157 g (28 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-

erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol wurden in 50 ml abs THF geloumlst und mit 104 ml

(104 mmol) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel 1 ChloroformMethanol982

2 ChloroformMethanol955 3 ChloroformMethanol982 Das Produkt wurde als

gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 060 g ( 93 )

DC Rf=047 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

775 ( d 1H J=40 Hz 2H ) 759 ( d 1H J=46 Hz 1acuteH ) 722 ( m 2H

6H 7H ) 691 ( m 1H 5H ) 661 ( d 1H J=40 Hz 3H ) 655 ( m 1H

3acuteH ) 621 ( m 1H 2acuteH ) 493 ( t 1H J=57 Hz 5acuteOH ) 487 ( m 1H

4acuteH ) 367 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-12240 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 2338 ( M+H )+

1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose 49

N

F

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

10 Experimenteller Teil 142

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

102g ( 44 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-4-fluorindol

wurden mit 162g ( 119 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und

in 50 ml eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 549 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 15 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und nochmals 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml

Wasser versetzt und zwei Mal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 079 g ( 68 )

DC Rf=021 ( CH2Cl2 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

766 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 742 ( d 1H J=83 Hz 7H ) 712 ( m 1H

6H ) 684 ( m 1H 5H ) 658 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 588 ( d 1H

J=61 Hz 1acuteH) 534 ( d 1H J=54 Hz 2acuteOH ) 514 ( s 1H 3acuteOH )

502 ( t 1H J=56 Hz 5acuteOH ) 426 ( d 1H J=50 Hz 2acuteH ) 408 ( m

1H 3acuteH ) 393 ( m 1H 4acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2504 MHz DMSO-d6 )

-12253 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2657 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 143

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 4-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 50

N

F

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

035 g (131 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 10 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 027 ml (197 mmol) Triethylamin und 053 g ( 157 mmol )

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 042 g ( 75 )

DC Rf= 055 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

752 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 746-682 ( m 16H HAr ) 655 ( d 1H

J=34 Hz 3H ) 592 ( d 1H J=52 Hz 1acuteH ) 550 ( d 1H J=61 Hz

10 Experimenteller Teil 144

2acuteOH ) 520 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 434 ( m 1H 2acuteH ) 415 ( m

1H 3acuteH ) 406 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 323 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12239 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5704 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 4-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 87

N

F

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

042 g (074 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 4-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin

geloumlst und mit 151 mg ( 089 mmol ) Silbernitrat und 104 ml ( 104 mmol ) einer 1 M

tert-Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

10 Experimenteller Teil 145

semipraumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanEtOAc15)

Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 016 g ( 31 )

DC Rf=054 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

754 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 747-681 ( m 16H HAr ) 659 ( d 1H

J=34 Hz 3H ) 595 ( d 1H J=62 Hz 1acuteH ) 511 ( d 1H J=52 Hz

3acuteOH ) 449 ( m H 2acuteH ) 411 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 374 ( s 6H OCH3

) 330 ( m 2H 5acuteH ) 071 ( s 9H SiC(CH3)3 ) -013 ( s 3H SiCH3 ) -

027 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15810 (d J=414 Hz C4 ) 14434 ( DMTr ) 14217 ( DMTr ) 13614 (

DMTr ) 13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute )7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -506 ( SiCH3 ) 19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12233 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 68434 ( M+H )-

10 Experimenteller Teil 146

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 4-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 88

N

F

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 4-

fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt ( fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- ( 6-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 015g ( 30 )

DC Rf= 051 (n-Hexan Ethylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

757 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 748-683 ( m 16H HAr ) 657 ( d 1H

J=34 Hz 3H ) 590 ( d 1H J=54 Hz 1acuteH ) 539 ( d 1H J=63 Hz

2acuteOH ) 428 ( m H 2acuteH ) 403 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 372 ( s 6H OCH3

) 315 ( m 2H 5acuteH ) 081 ( s 9H SiC(CH3)3 ) -005 ( s 3H SiCH3 ) -

001 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15810 (d J=394 Hz C4 ) 14462 ( DMTr ) 14484 ( DMTr ) 13891 (

DMTr ) 13529 ( DMTr ) 13005 ( CAr ) 12879 ( DMTr ) 12720 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12617 ( DMTr ) 12226 ( DMTr ) 12202 ( CAr )

11801 ( CAr ) 11720 ( CAr ) 11580 ( CAr ) 11390 (CAr ) 9988 (

10 Experimenteller Teil 147

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7328 ( C2acute ) 7185 ( C3acute ) 6304 (

C5acute ) 5507 ( OCH3 ) 2573 (SiC(CH3)3 cedil1734 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -501 ( SiCH3 ) 19F-NMR δ [ ppm] ( 2504 MHz DMSO-d6 )

-12234 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 68468 ( M+H )+

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- (44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 4-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 56

N

F

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 mg (0234 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (4-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 520microl (39 mmol) sym Collidin und 14 microl (018 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 78 microl (035 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

10 Experimenteller Teil 148

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 150 mg ( 73 )

DC Rf=041 032 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

741-653 ( m 36H HAr ) 591 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 462 ( m 2H

3acuteH ) 420 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 351 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 323 ( m 2H 3acuteH ) 262 ( m 4H OCH2 ) 118 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 078 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -022 -024 -046 -

048 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15081 und 14892 ( Verhaumlltnis 1 46 )

ESI(+) mz 90505 ( M+Na )+

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(5-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 5-

fluorindol 89

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

N

F

10 Experimenteller Teil 149

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 g (74 mmol) 5-Fluorindol wurden in 80 ml abs Acetonitril geloumlst mit 266 mg

(111 mmol) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 346 g (89 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde gequencht durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 bis die Reaktionsloumlsung neutral ist Ionenaustauscher

wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 335 ( 93 )

DC Rf=035 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

800 ( d 2H J=80 Hz o-Tol-H ) 791 ( d 2H J=80 Hz oacute-Tol-H )

786 ( m 2H HAr ) 737 ( m 5H HAr ) 692 ( ddd 1H J6H7H=89 Hz

J6H5F=110 Hz J6H4H=21 Hz 6H ) 659 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=61 Hz J1acuteH

2`Hα=68 Hz 1acuteH ) 653 ( d 1H J=31 Hz 2H ) 571 ( m 1H 3acuteH )

461 ( m 1H 4acuteH) 452 ( m 2H 5acuteH) 295 ( m 1H 2acuteHβ ) 270 ( m

1H 2acuteHα ) 246 ( s 3H Ar-CH3 ) 239 ( s 3H Ar-CH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3 )

-12411 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 5098 ( M+Na )+

ElAnalyse Berechnet C 7145 H 538 N 287

Gefunden C 7122 H 550 N 265

10 Experimenteller Teil 150

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol 90

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

N

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

320 g (657 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 5-fluorindol wurden in 250 ml abs Methanol geloumlst und mit 778 ml

(420 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde zwei Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 161 g ( 92 )

DC Rf=056 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

790 ( d 1H J2H3H =32 Hz 2H ) 771 ( m 1H 7H ) 735 ( m 1H 4H

) 703 ( d 1H J6H7H=87 Hz J6H4H=21 Hz J6H5F=102 Hz 6H ) 654 (

d 1H J2H3H=32 Hz 3H ) 640 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=69

Hz 1acuteH ) 532 ( d 1H J=41 Hz 3acuteOH ) 492 ( t 1H J= 52 Hz 5acuteOH

) 440 ( m 1H 3acuteH ) 386 ( m 1H 4acuteH ) 357 ( m 2H 5acuteH ) 257 (

m 1H 2acuteHβ ) 228 ( m 1H 2acuteHα )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 151

-12453 ( m 1F 5F )

ESI(-) mz 2498 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 6214 H 562 N 557

Gefunden C 6232 H 578 N 545

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-

fluorindol 91

F

N

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 g (64 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol wurden in 25

ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 19 ml (73 mmol) tert-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde 24 Stunden bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert und am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

Ausbeute 268 g ( 860 )

DC Rf=023 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

862 ( d 1H J=31 Hz 2H ) 750 ( m 12H HAr ) 695 ( ddd 1H

J6H7H=86 Hz J6H4H=21 Hz J6H5F=101 Hz 6H ) 645 ( m 2H 2H 1acuteH

10 Experimenteller Teil 152

) 544 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 453 ( m 1H 3acuteH ) 405 ( m 1H 4acuteH

) 385 ( m 2H 5acuteH ) 260 ( m 1H 2acuteHβ ) 238 ( m 1H 2acuteHα ) 104 ( s

9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-12476 ( m 1F 5F )

ESI(-) mz 4891 ( M-H )-

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-5-fluorindol 92

N

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi 56774 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

280 g ( 57 mmol ) 1-(2acute-desoxy-5acute-Ondashtert-buthyldiphenylsilylndashβ-D- erythro-

pentofuranosyl)-5-fluorindol wurden in 150 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 89 ml (114 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde vier Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und

einmal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

10 Experimenteller Teil 153

Ausbeute 289 g ( 89 )

DC Rf=020 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz CDCl3 )

755 ( m 4H HAr ) 738-715 ( m 9H HAr ) 684 ( m 1H 6H ) 637 ( d

1H J=30 Hz 3H ) 624 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=72 Hz J1acuteH2acuteHα=62 Hz 1acuteH)

543 ( m 1H 3`H ) 423 ( m 1H 4acuteH ) 371 ( m 2H 5acuteH ) 298 ( s

3H SCH3 ) 261 ( m 2H 2acuteH ) 105 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz CDCl3 )

-12440 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 5679 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6347 H 604 N 247

Gefunden C 6336 H 620 N 239

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-5-fluorindol 93

F

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

190 g (33 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-5-fluorindol wurden in 60 ml abs THF geloumlst und mit 122 (122

mmol) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde zwei Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt

Anschlieszligend wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 3 Chloroform

Methanol982 Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 154

Ausbeute 073 g ( 93 )

DC Rf=046 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

770 ( m 1H 6H ) 742 ( d 1H J=36 Hz 1acuteH ) 733 ( m 1H 2H )

703 ( m 2H 7H 3acuteH ) 652 ( m 2H 4H 2acuteH ) 615 ( d 1H J=31 Hz

3H ) 486 ( t 1H J=54 Hz 5acuteOH ) 480 ( m 1H 4acuteH ) 355 ( m 2H

5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-12444 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 2337 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6694 H 519 N 601

Gefunden C 6680 H 549 N 583

1acute-Desoxy-1acute-( 5-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 94

F

N

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

042 g (18 mmol) 1-(2`3`-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-5-fluorindol

wurde mit 067 g ( 49 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

30 ml eines Gemisches aus AcetonWasser 81 geloumlst Die Loumlsung wurde mit 226 ml

einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die Reaktionsmischung wurde

19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 10 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung gequencht und noch 15

Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 70 ml Wasser versetzt und zweimal

mit 150 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer eingeengt Die Aufreinigung erfolgte

10 Experimenteller Teil 155

durch FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als

farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 025 g ( 52 )

DC Rf=021 ( n-HexanEtOAc 12 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

770 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 740 ( d 1H J=81 Hz 7H ) 712 ( m 1H

6H ) 684 ( m 1H 4H ) 652 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 578 ( d 1H

J=62 Hz 1acuteH) 530 ( d 1H J=54 Hz 2acuteOH ) 518 ( s 1H 3acuteOH )

504 ( t 1H J=56 Hz 5acuteOH ) 436 ( d 1H J=50 Hz 2acuteH ) 409 ( m

1H 3acuteH ) 391 ( m 1H 4acuteH ) 362 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2504 MHz DMSO-d6 )

-12454 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2657 ( M-H )-

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 5-fluorindolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 95

F

N

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

035 g (131 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(5-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurde in 10 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 027 ml (197 mmol) Triethylamin und 053 g (157 mmol)

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

10 Experimenteller Teil 156

durch Zugabe von 3 ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 054 g ( 72 )

DC Rf= 045 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

761 ( m 1H HAr ) 759 ( d 1H J=30 Hz 2H ) 740-722 ( m 11H HAr

) 683 ( m 4H HAr ) 649 ( d 1H J=30 Hz 3H ) 591 ( d 1H J=60

Hz 1acuteH ) 549 ( d 1H J=62 Hz 3acuteOH ) 518 ( d 1H J=64Hz 2acuteOH )

435 ( m 1H 2acuteH ) 428 ( m 1H 3acuteH ) 407 ( m 1H 4acuteH ) 373 ( s

6H OCH3 ) 322 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-12455 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 5702 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 5-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 96

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

05 g (09 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(5-fluorindolyl)

-szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und

10 Experimenteller Teil 157

mit 187 mg (11 mmol) Silbernitrat und 13 ml (13 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das

Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc1018)

Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 019 g ( 32 )

DC Rf=041 ( n-Hexan Ethylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

773 ( m 2H HAr ) 755-739( m 11H HAr ) 691 ( m 4H HAr ) 689 (

d 1H J=31 Hz 3H ) 604 ( d 1H J=62 Hz 1acuteH ) 513 ( d 1H J=57

Hz 3acuteOH ) 460 ( m H 2acuteH ) 427 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 378 ( s 6H

OCH3 ) 342 ( m 2H 5acuteH ) 128 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 103 ( s 3H

SiCH3 ) 099 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-12437 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 6840 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 158

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 5-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 97

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

F

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (6-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (5-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 018g ( 30 )

DC Rf= 039 (n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750( m 2H HAr ) 737-717 ( m 11H HAr ) 680 ( m 4H HAr ) 645 (

d 1H J=31 Hz 3H ) 585 ( d 1H J=61 Hz 1acuteH ) 523 ( d 1H J=56

Hz 2acuteOH ) 429 ( m H 2acuteH ) 423 ( m 1H 3acuteH ) 396 ( m 1H 4acuteH )

368 ( s 6H OCH3 ) 327 ( m 2H 5acuteH ) 077 ( s 9H SiC(CH3)3 ) -

018 ( s 3H SiCH3 ) -033 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-12432 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 6842 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 159

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 5-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 57

N

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 mg (0234 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O- tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (5-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 520microl (39 mmol) sym Collidin und 14 microl (018 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 78 microl (035 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde dreimal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 147 mg ( 71 )

DC Rf=038042( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 160

766-737 ( m 28H HAr ) 700 ( m 8H HAr ) 611 ( d J=76 Hz 2H

1acuteH ) 444 ( m 2H 3acuteH ) 407 ( m 2H 2acuteH ) 395 391 ( s 12H

OCH3 ) 348 ( m 6H 5acuteH CH2CN ) 285 ( m 2H 4acuteH ) 270 ( m 4H

OCH2 ) 136 ( m 12H CH(CH3)2 ) 090 085 ( m 18H SiC(CH3)3 )

024 -001 -023 -026 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz CDCl3 )

15141 und 14863 ( Verhaumlltnis 1 37 )

MALDI mz 9083 ( M+Na )+

Methyl-2-azido-1-p-fluorobenzoyl-propenoat 98

OCH3

N3

O

F

C10H8FN3O2 22119 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Die Loumlsung aus 286 ml (154 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol und 60

ml abs Methanol wurde auf ndash20degC abgekuumlhlt Eine Loumlsung aus 408 g ( 33 mmol ) 4-

Fluorbenzaldehyd und 155 g ( 135 mmol ) Methylazidoacetat in 34 ml abs Methanol

wurde uumlber 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsmischung wurde zwei Stunden bei

ndash20degC und uumlber Nacht bei +4degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde die heterogene

Mischung auf Eis (ca 200ml) gegossen bis sie eine Temperatur von 5-10degC

erreichte Der weiszlige Feststoff wurde abgesaugt und der Filterkuchen mit Wasser

gewaschen Das Produkt musste aufgrund seiner Instabilitaumlt sofort weiter umgesetzt

werden

DC Rf=081 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

795 ( m 2H 2H 6H ) 726 ( m 2H 3H 2H ) 695 ( s 1H 7H ) 386 (

s 3H OCH3)

13C NMR 16423 ( C=O ) 16027 ( C8 ) 13282 ( C2 ) 13268 ( C6 ) 12940 ( C1

) 124 80 ( C4 ) 12335 ( C7 ) 11570 ( C3 ) 11536 ( C5 ) 5301 (

OCH3 )

10 Experimenteller Teil 161

19F-NMR δ [ppm] (2354 MHz DMSO-d6 )

-11071 ( s 1F p-F )

ESI(+) mz 2421 ( M+Na )+

Methyl-6-fluorindol-carboxylat 25

NH

COOMe

F

C10H8FNO2 19317 gmol

Das Rohprodukt Methyl-2-azido-1-p-fluorobenzoyl-propenoat wurde in 200ml Xylen

geloumlst und zwei Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet Der Ansatz wurde nun tropfenweise zu 200 ml

refluxierendem Xylen gegeben Die Reaktionsmischung wurde ca vier Stunden

gekocht bis sich das N2 nicht mehr entwickelte Anschlieszligend wurde es am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 467g ( 735 ) uumlber zwei Schritte

DC Rf=068 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1199 ( s 1H NH ) 769 ( dd 1H J=552 Hz J=882 7H ) 716 ( m

2H 3H 4H ) 696 ( m 1H 5H) 387 (s 3H OCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 629 MHz DMSO-d6 )

16318 ( C=O ) 16211 ( C2 ) 15938 ( C6 ) 13803 ( C8 ) 12855 ( C9

) 124 36 ( C7 ) 11043 ( C5 ) 10875 ( C3 ) 9860 ( C4 ) 5247 (

OCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11722 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 1916 ( M+H )-

ElAnalyse Berechnet C 6217 H 414 N 752

Gefunden C 6206 H 406 N 746

10 Experimenteller Teil 162

6-Fluorindol-2-carbonsaumlure 99

NH

COOH

F

C9H6FNO2 17915 gmol

462 g ( 242 mmol ) Methyl-6-fluoroindol-2-carboxylat wurden in 350 ml 2 N NaOH-

Loumlsung geloumlst Die Reaktionsmischung wurde zwei Stunden unter Ruumlckfluss gekocht

Die Reaktionsloumlsung wurde auf 0degC abgekuumlhlt und neutralisiert mit einer

aumlquivalenten Menge konzentrierter Salzsaumlure Die Loumlsung durfte sich dabei nicht

erwaumlrmen Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten der abgesaugt und mit

Eiswasser gewaschen wurde

Ausbeute 429g ( 99 )

DC Rf=033 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1297 ( bs 1H COOH) 1180 ( s 1H NH ) 766 (dd 1H J4H5H=88

Hz J4H6F=55 Hz 4H) 712 ( m 2H 3H 7H ) 651 (ddd 1H

J4H5H=88 Hz J5H6F=97Hz J7H5H=25 Hz 5H )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11786 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 1798 ( M+H )-

10 Experimenteller Teil 163

6-Fluorindol 28

NH

F

C8H6FN 13514 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

345 g (193 mmol) 6-Fluorindol-2-carbonsaumlure wurden in 250 ml N-Methylpyrolidon

geloumlst und mit 49 g (772 mmol) Kupferpulver versetzt Die Reaktionsmischung

wurde uumlber 12 Stunden bei 240degC refluxiert Ein Argonstrom wurde langsam und

kontinuierlich durchgeleitet Anschlieszligend wurde die Reaktionsmischung abgekuumlhlt

und uumlber Celite filtriert Der Filterkuchen wurde mit Ether gewaschen Das Filtrat

wurde mit 500 ml Wasser versetzt und die Loumlsung vier Mal mit Ether extrahiert Die

organischen Extrakte wurden einmal mit Wasser und einmal mit Brine gewaschen

Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und zur

Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 210 ( 81 )

DC Rf=038 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

812 ( bs 1H NH) 759 ( d 1H J2H3H=33 Hz 2H ) 718 ( dd 1H

J4H5H=87 Hz J4H6F=56 Hz 4H ) 707 ( dd 1H J7H5H=22 Hz

J7H6F=102 Hz 7H) 690 ( ddd 1H J4H5H=87 Hz J5H7H=22 Hz

J5H6F=101 Hz 5H ) 654 ( d 1H J2H3H=33 Hz 3H )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3)

-12183 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 1218 ( M+H )-

ElAnalyse Berechnet C 7111 H 444 N 1037

Gefunden C 7120 H 442 N 1050

10 Experimenteller Teil 164

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-

fluorindol 100

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

N F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

155g (115 mmol) 6-Fluorindol wurden in 150 ml abs Acetonitril geloumlst mit 415 mg

(173 mmol) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 536 g (138 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und nochmals 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde gequencht durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 bis die Reaktionsloumlsung neutral ist Ionenaustauscher

wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 520 ( 93 )

DC Rf=030 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

805 ( d 2H J=82 Hz o-Tol-H ) 796 ( d 2H J=82 Hz oacute-Tol-H )

759 ( d 1H J2H3H=33 Hz 2H ) 737 ( dd 1H J7H6F=102 Hz

J7H5H=21 Hz 7H) 730 ( d 2H J=80 Hz m-Tol-H ) 726 ( d 2H

J=80 Hz macute-Tol-H ) 693 ( ddd 1H J4H5H=88 Hz J5H7H=205 Hz

J5H6F=1005 Hz 5H ) 659 ( d 1H J2H3H=33 Hz 3H ) 641 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=60 Hz J1acuteH 2`Hα=72 Hz 1acuteH ) 574 ( m 1H 3acuteH ) 467 ( m

10 Experimenteller Teil 165

2H 5acuteH ) 461 ( m 1H 4acuteH ) 288 ( m 1H 2acuteHβ ) 269 ( m 1H 2acuteHα )

249 ( s 3H Ar-CH3 ) 245 ( s 3H Ar-CH3 )

ESI(+) mz 4888 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 7146 H 534 N 287

Gefunden C 7142 H 553 N 308

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol 101

N F

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

260g (534 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O- (4-methylbenzoyl)-szlig -D- erythro-

pentofuranosyl]- 6-fluorindol wurden in 200 ml abs Methanol geloumlst und mit 631 ml

(341 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde zwei Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 127 g ( 95 )

DC Rf=057 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 166

759 ( d 1H J2H3H =33 Hz 2H ) 752 ( dd 1H J4H5H=87 Hz J4H6F=

56 Hz 4H ) 747 ( dd 1H J7H5H=101 Hz 7H ) 690 ( ddd 1H

J4H5H=87 Hz J5H7H= 22 Hz J5H6F= 101 Hz 5H ) 651 ( d 1H

J2H3H=33 Hz 3H ) 633 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=64 Hz J1acuteH2acuteHα=72Hz1acuteH )

526 ( d 1H J=42Hz 3`OH ) 489 ( t 1H J= 53 Hz 5acuteOH ) 435 ( m

1H 3acuteH ) 381 ( m 1H 4acuteH ) 353 ( m 2H 5acuteH ) 247 ( m 1H 2acuteHβ )

221 ( m 1H 2acuteHα )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12084 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 2499 ( M-H )-

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-

fluorindol 102

N F

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

140g (56 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol wurden in 15

ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 165 ml (64 mmol) tert-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde 24 Stunden bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert und am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

10 Experimenteller Teil 167

Ausbeute 430 g ( 85 )

DC Rf=020 ( n-HexanEtOAc41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

765-715 ( m 14H Ar-H) 682 ( ddd 1H J4H5H=87 Hz J5H7H=22 Hz

J5H6F=101 Hz 5H ) 643 ( d 1H J= 32 Hz 3H ) 620 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=73 Hz 1acuteH ) 525 ( d 1H J=41 Hz 3acuteOH )

465 ( m 1H 3acuteH ) 397 ( m 1H 4acuteH ) 378 ( m 2H 5acuteH ) 257 ( m

1H 2acuteHβ ) 231 ( m 1H 2acuteHα ) 102 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 4902 ( M+H )+

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-6-fluorindol 103

N F

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi56774 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

250g (51 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-6-fluorindol wurden in 100 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf

0degC abgekuumlhlt und mit 8 ml (102 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung wurde

vier Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und einmal mit

Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4 getrocknet

und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

10 Experimenteller Teil 168

Ausbeute 287g ( 99 )

DC Rf=030 ( n-HexanEtOAc 41)

1H-NMR δ [ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

769-720 ( m 14H Ar-H ) 693 ( ddd 1H J4H5H=88 Hz J7H5H=23

Hz J5H6F= 94 Hz 5H ) 632 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=55 Hz J1acuteH2acuteHα=35

Hz1acuteH) 553 ( m 1H 3acuteH ) 434 ( m 1H 4acuteH ) 393 ( dd 1H

J5acuteHα5acuteHβ=114 Hz J4acuteH5acuteHα=32 Hz 5acuteHα ) 384 ( dd 1H J4acuteH5acuteHβ=42

Hz J5acuteHα5acuteHβ=114 Hz5acuteHβ ) 310 ( s 3H SCH3 ) 276 ( m 1H 2acuteHβ )

247 m 1H 2acuteHα ) 114 ( s 9H t-Bu )

13C NMR δ [ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

16118 ( CAr ) 15881 ( C4 ) 13642 ( CAr ) 13558 ( d J=106Hz C6 )

13248 ( CAr ) 12997 ( C8 ) 12792 ( CAr ) 12544 ( C3 ) 12438 ( CAr

) 12169 ( C9 ) 10925 ( C7 ) 9675 ( C2 ) 9645 ( C5 ) 8487 ( C1acute )

8390 ( C3acute ) 8027 ( C4acute ) 7668 ( C5acute ) 6338 ( C2acute ) 3844 ( SCH3 )

2692 ( SiC( CH3)3 ) 1924 ( SiC(CH3)3 )

ESI(+) mz 5685 ( M+H )+

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-6-fluorindol 104

N F

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

270g (48 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-6-fluorindol wurden in 70 ml abs THF geloumlst und mit 176 ( 176

mmol ) einer 1 M Tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde bei 50 C zwei Stunden lang unter Argon geruumlhrt

Anschlieszligend wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel 1

10 Experimenteller Teil 169

ChloroformMethanol982 2ChloroformMethanol9553 ChloroformMethanol982

Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 107g ( 97 )

DC Rf=051 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

755 ( m 2H 2H7H ) 737 ( d 1H J=34 Hz 1acuteH) 703 ( m 1H 4H)

691 ( ddd 1H J4H5H=86 Hz J5H7H=22 Hz J5H6F=99 Hz 5H ) 649 (

m 2H 3H3acuteH ) 613 ( m 1H 2acuteH ) 486 ( t 1H J=56 Hz 5`OH )

478 ( m 1H 4acuteH ) 352 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2501 MHz DMSO-d6 )

-12088 ( m 1F 6F )

ESI(+) mz 2339 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6694 H 519 N 601

Gefunden C 6685 H 534 N 612

1acute-Desoxy-1acute-( 6-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 105

N F

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

102g (44 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-6-fluorindol

wurde mit 162g (119 mmol) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

50 ml eines Gemisches aus Wasser und Aceton im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 549 ml einer 25ndashigen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 15 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und noch 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml

10 Experimenteller Teil 170

Wasser versetzt und dreimal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 079 g ( 68 )

DC Rf=021 ( CH2Cl2 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

758 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 753 ( dd 1H J4H5H=86 HZ J4H6F=56 Hz

4H ) 746 ( dd 1H J7H5H=21 Hz J7H6F=107Hz 7H ) 691 ( ddd 1H

J4H5H=86 Hz J5H7H=21 Hz J5H6F=97 Hz 5H ) 651 ( d 1H J=34 Hz

3H ) 581 ( d1H J=61 Hz 1acuteH ) 530 ( d 1H J=67 Hz 3acuteOH ) 512 (

d 1H J=50 Hz 2acuteOH ) 503 ( t 1H J=53 Hz 5acuteOH ) 419 ( m 1H

2acuteH ) 408 ( m 1H 3acuteH ) 390 ( m 1H 4acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH)

13C NMR δ [ ppm] ( 629 MHz DMSO-d6 )

16001 ( C2 ) 13570 ( C4 ) 126 58 ( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6

) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 ( C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute )

7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6142 ( C5acute )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2501 MHz DMSO-d6 )

-12095 ( s 1F 6F )

ESI(-) mz 2659 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 5842 H 528 N 524

Gefunden C 5833 H 530 N 517

Extinktionskoefizient ε260=6300 cm2mol-1

10 Experimenteller Teil 171

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 6-fluorindolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 106

N F

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

050 g (189 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(6-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurde in 15 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 035 ml (282 mmol) Triethylamin und 068 g (203 mmol)

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 062 g ( 58 )

DC Rf= 061 ( CH2Cl2MeOH 991 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

759-721 ( m 12H HAr ) 693 ( ddd 1H J4H5H=84 Hz J5H7H=20 Hz

J5H6F=93 Hz 5H ) 684 ( m 4H HAr ) 651( d 1H J=32 Hz 3H ) 590

( d 1H J=52 Hz 1acuteH ) 549 ( d 1H J=61 Hz 3acuteOH ) 518 ( d 1H

J=43 Hz 2acuteOH ) 431 ( m 1H 2acuteH ) 415 ( m 1H 3acuteH ) 406 ( m

1H 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 322 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12239 ( m 1F 6F )

ESI(+) mz 5704 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 172

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 6-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 107

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

N F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

050 g (088 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(6-fluorinolyl)

-szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und

mit 180 mg (104 mmol) Silbernitrat und 124 ml (124 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das

Rohrprodukt wurde zweimal mit Toluol coevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc1018)

Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 018 g ( 30 )

DC Rf=054 ( n-HexanEtOAc41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750-686 ( m 17H HAr ) 654 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 592 ( d 1H

J=62 Hz 1acuteH ) 506 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 443 ( m H 2acuteH ) 411

( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 373 ( s 6H OCH3 ) 327 ( m 2H 5acuteH ) 072 ( s

9H SiC(CH3)3 ) -012 ( s 3H SiCH3 ) -026 ( s 3H SiCH3 )

10 Experimenteller Teil 173

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15835 (d J=394 Hz C6 ) 14534 ( DMTr ) 14514 ( DMTr ) 13614 (

DMTr ) 13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -506 ( SiCH3 )

ESI(-) mz 68434 ( M+H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 6-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 108

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

N F

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (6-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

10 Experimenteller Teil 174

Ausbeute 017g ( 28 )

DC Rf=049 ( n-HexanEtOAc41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

752-722 ( m 16H HAr ) 684 ( ddd 1H J4H5H=84 Hz J5H7H=21 Hz

J5H6F=93 Hz 5H ) 653 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 588 ( d 1H J=51 Hz

1acuteH ) 536 ( d 1H J=65 Hz 2acuteOH ) 431 ( m 2H 2acuteH 3acuteH ) 403 (

m 1H 4acuteH ) 374 ( s 6H OCH3 ) 313 ( m 2H 5acuteH) 079 ( s 9H

SiC(CH3)3 ) 005 ( s 3H SiCH3 ) -012 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15605 (d J=394 Hz C6 ) 14539 ( DMTr ) 14524 ( DMTr ) 13600 (

DMTr ) 13570 ( DMTr ) 13030 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7632 ( C4acute ) 7325 ( C2acute ) 7170 ( C3acute )126 70

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10920 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -420 (

SiCH3 ) -486 ( SiCH3 ) 19F-NMR δ [ ppm] ( 2501 MHz DMSO-d6 )

-12079 ( s 1F 6F )

ESI(-) mz 68470 ( M+H )-

10 Experimenteller Teil 175

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 6-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 58

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

N F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 mg (018 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 250 microl (18 mmol) sym Collidin und 8 microl (01 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 65 microl (029 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit wurden

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 147 mg ( 71 )

DC Rf=036 031( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 176

754-671 ( m 36H HAr ) 578 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 454 ( m 2H

3acuteH ) 415 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 349 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 319 ( m 2H 3acuteH ) 272 ( m 4H OCH2 ) 120 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 073 072 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -005 -008 -015 -

032 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15063 und 14874 ( Verhaumlltnis 1 36 )

ESI(-) mz 8847 ( M+H )+

Methyl-46-difluorindol-carboxylat 26

NH

COOMe

F

F

C10H7F2NO2 21116 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Die Loumlsung aus 121 ml (653 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol und 30

ml abs Methanol wurde auf ndash20degC abgekuumlhlt Eine Loumlsung aus 200 g (141 mmol)

24-Difluorbenzaldehyd und 75 g (653 mmol) Methylazidoacetat in 17 ml abs

Methanol wurde uumlber 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsmischung wurde zwei

Stunden bei ndash20degC und uumlber Nacht bei +4degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

heterogene Mischung auf Eis (ca 300 ml) gegossen bis eine Temperatur von 5-10degC

erreicht wurde Der weiszlige Feststoff wurde abgesaugt und Filterkuchen mit Wasser

nachgespuumllt Das Produkt ist instabil und musste gleich verwendet werden Das

Rohprodukt Methyl-2-azido-o-p-difluorobenzoyl-propenoat wurde in 50 ml Xylen

geloumlst und zwei Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet Der Ansatz wurde nun tropfenweise zu 200 ml

refluxierendem Xylen gegeben Die Reaktionsmischung wurde ca 4 Stunden

gekocht bis kein N2 mehr entwickelte Anschlieszligend wurde am Rotationsverdampfer

10 Experimenteller Teil 177

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 217 g ( 73 ) uumlber zwei Schritte

DC Rf=049 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

1236 ( s 1H NH ) 716 ( m 1H 7H ) 704 ( m 1H 3H ) 692 ( ddd

1H J7H5H= 20 Hz J4F5H=83 Hz J6F5H=83 Hz 5H) 389 (s 3H OCH3

)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11665 ( m 1F 6F ) -11420 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2096 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 5688 H 334 N 663

Gefunden C 5704 H 341 N 648

46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

NH

COOH

F

F

C9H5F2NO2 19714 gmol

65 g ( 308 mmol ) Methyl-46-difluoroindol-2-carboxylat wurden in 450 ml 2 N

NaOH-Loumlsung geloumlst Die Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Ruumlckflss

gekocht Die Reaktionsloumlsung wurde auf 0degC abgekuumlhlt und neutralisiert mit einer

aumlquivalenten Menge konzentrierter Salzsaumlure Die Loumlsung darf sich dabei nicht

erwaumlrmen Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten der abgesaugt und mit

Eiswasser gewaschen wurde

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

825 ( bs 1H NH ) 710 ( s 1H 3H ) 702 (dd 1H J7H6F=94Hz

J5H7H=13 Hz 7H ) 691 ( ddd 1H J5H4F= 104 Hz J5H6F=104 Hz

J5H7H=20 Hz 5H) 342 ( bs 1H COOH )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 178

-11691 ( m 1F 6F ) -11482 ( m 1F 4F )

MALDI mz 19792 ( M+H )+

46-Difluorindol 29

NH

F

F

C8H5F2N15313 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

500 g (254 mmol) der 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure wurde in 300 ml N-

Methylpyrrolidon geloumlst und mit 646 g (1016) mmol Kupferpulver versetzt Die

Reaktionsmischung wurde uumlber 12 Stunden bei 240degC gekocht Ein Argonstrom

wurde langsam und kontinuierlich durchgeleitet Anschlieszligend wurde die

Reaktionsmischung abgekuumlhlt und uumlber Celite filtriert Der Filterkuchen wurde mit

Ether gewaschen Das Filtrat wurde mit 500 ml Wasser versetzt und die Loumlsung vier

Mal mit Ether extrahiert Die organischen Extrakte wurden ein Mal mit Wasser und

ein Mal mit Brine gewaschen Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff

erhalten

Ausbeute 194 g ( 50 )

DC Rf= 043 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

735 ( d 1H J=26 Hz 2H ) 704 ( dd 1H J5H7H=21 Hz J7H6F=96 Hz

7H ) 677 ( ddd 1H J7H5H= 21 Hz J4F5H=104 Hz J6F5H=104 Hz 5H)

645 ( d 1H J=20 Hz 3H ) 346 ( bs 1H NH )

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

15960 ( C4 ) 15722 ( C6 ) 13785 ( C5 ) 12667 ( C8 ) 12298 ( C3 )

11678 ( C9 ) 10991 ( C7 ) 9732 ( C2 )

ESI(-) mz 15224 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 179

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 46-

difluorindol 37

OTolO

OTol

C29H25F2NO5 50551 gmol

N F

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 g ( 653 mmol ) 46-Difluorindol wurden in 100 ml abs Acetonitril geloumlst mit 235

mg ( 980 mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 305 g (784 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war

Ionenaustauscher wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 327 g ( 99 )

DC Rf=033 (n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

800 ( d 2H J=82 Hz o-Tol-H ) 786 ( d 2H J=82 Hz oacute-Tol-H )

763 ( d 1H J= 35 Hz 2H ) 753 ( dd 1H J7H6F=96 Hz J7H5H=17 Hz

7H) 750 ( d 2H J= 16 Hz m-Tol-H) 737 ( d 2H J= 82 Hz macute-Tol-

H) ( ddd 1H J7H5H= 17 Hz J4F5H=94 Hz J6F5H=94 Hz 5H) 659 ( m

2H 1acuteH 3H ) 612 ( m 1H 4acuteH ) 455 ( m 2H 3acuteH 5acuteH ) 294 ( m

1H 2acuteHβ ) 270 ( m 1H 2acuteHα ) 241 ( s 3H Ar-CH3) 237 ( s 3H Ar-

CH3)

10 Experimenteller Teil 180

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11900 ( m 1F 6F ) -11801 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5279 ( M+Na )+

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol 38

N F

F

OHO

OH

C13H13F2NO3 26924 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

320g (63 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 46-difluorindol wurden in 220 ml abs Methanol geloumlst und mit 75

ml (405 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 167g ( 98 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

764 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 743 ( dd 1H J5H7H=16 Hz J7H6F=102

Hz 7H ) 688 ( ddd 1H J7H5H= 20 Hz J4F5H=103 Hz J6F5H=103 Hz

5H) 656 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 633 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ= 61Hz

J1acuteH2acuteHα=72 Hz 1acuteH ) 528 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 493 ( 1H J=54

Hz 5acuteOH ) 436 ( m 1H 3acuteH ) 383 ( m 1H 4acuteH ) 354 ( m 2H 5acuteH)

247 ( m 1H 2acuteHβ ) 229 ( m 1H 2acuteHα )

10 Experimenteller Teil 181

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1589 ( d J=496 Hz C4 ) 1538 ( d J=612HzC6 ) 1375 ( C8 )

1270 ( C3 ) 1144 ( C9 ) 982 ( C2 ) 954 ( C5 ) 943 ( C7 ) 876 (

C1acute ) 855 ( C3acute ) 710 ( C4acute ) 621 ( C5acute ) 301 ( C2acute )

ESI(-) mz 2679 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 5800 H 487 N 520

Gefunden C 5828 H 503 N 508

1-(2acute-desoxy-5`-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-

difluorindol 39

N F

F

OTBDPSO

OH

C29H31F2NO3Si 50764 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

15g (56 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol wurden in

20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 16 ml ( 62 mmol ) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurden innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch

FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes

Oumll erhalten

Ausbeute 249 ( 88 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 182

756-729 ( m 12H HAr ) 686 ( ddd 1H J7H5H= 19 Hz J4F5H=103

Hz J6F5H=102 Hz 5H) 647 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 634 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ= 64 Hz J1acuteH2acuteHα=65 Hz 1acuteH ) 535 ( d 1H J=46 Hz 3acuteOH )

443 ( m 1H 3acuteH ) 389 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( m 2H 5acuteH) 249 ( m

1H 2acuteHβ ) 230 ( m 1H 2acuteHα ) 205 ( s 9H t-Bu)

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1557 ( d J=506Hz C4 ) 1548 ( d J=622Hz C6 ) 1415 ( C8 )

1375 ( CAr ) 1358 ( CAr ) 1356 ( CAr ) 1352 ( CAr ) 1330 ( CAr )

1322 ( CAr ) 1298 ( CAr ) 1285 ( CAr ) 1282 ( CAr ) 1281 ( CAr )

1279 ( CAr ) 1275 ( CAr ) 1269 ( C2 ) 1112 ( C9 ) 1031 ( C3 ) 957

( C5 ) 936 ( C7 ) 835 ( C1acute ) 833 ( C4acute ) 653 ( C3acute ) 642 ( C5acute )

360 ( C2acute ) 2573 ( SiC(CH3)3 ) 205 ( SiC(CH3)3 ) 195 (SiC(CH3)3 )

145 (SiC(CH3)3 )

ESI(-) mz 5058 ( M-H )-

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-46-difluorindol 40

N F

F

OTBDPSO

OMs

C30H33F2NO5SSi 58573 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

2 g (394 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl- β- D- erythro-

pentofuranosyl)- 46- difluorindol wurden in 75 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 62 ml (788 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 15 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockene eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und ein

10 Experimenteller Teil 183

Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 228 g ( 99 )

DC Rf=016 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

760-733 ( m 12H HAr ) 692 ( m 1H 5H) 654 ( d 1H J=34Hz 3H

) 645 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ= 63Hz J1acuteH2acuteHα=64Hz 1acuteH ) 544 ( m 1H 3acuteH

) 426 ( m 1H 4acuteH ) 381 ( m 2H 5acuteH) 330 (s 9H SCH3 ) 285 ( m

1H 2acuteHβ ) 273 ( m 1H 2acuteHα ) 099 ( s 9H t-Bu)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2353 MHz DMSO-d6 )

-11902 ( m 1F 6F) -11784 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5861 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6152 H 568 N 239

Gefunden C 6135 H 547 N 243

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-46-difluorindol 41

N F

F

OHO

C13H11F2NO2 25123 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

15 g ( 26 mmol ) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-46-difluorindol wurden in 50 ml abs THF geloumlst und mit 95 (95

mmol) einer 1 M Tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte drei Mal durch FC mit dem Elutionsmittel

10 Experimenteller Teil 184

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 3

ChloroformMethanol982 Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 042 g ( 985 )

DC Rf=052 ( CH3ClMeOH95 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

751 ( dd 1H J=18 Hz 7H ) 743 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 703 ( d

1H J= 13 Hz 1acuteH ) 689 ( ddd 1H J7H5H= 18 Hz J4F5H=103 Hz

J6F5H=102 Hz 5H) 656 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 648 ( m 1H 2acuteH )

613 m 1H 2acuteH ) 613 ( m 1H 3acuteH ) 487 ( t 1H J=54 Hz 5acuteOH )

481 ( m 1H 4acuteH ) 351 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 DMSO-d6 )

-119 17 (m 1F 6F ) -11837 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 2519 ( M+H )+

1acute-Desoxy-1acute-( 46-difluorindolyl )-β-D-ribofuranose 42

N F

F

OHO

HO OH

C13H13F2NO4 28524 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

1 g (40 mmol) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-46-difluorindol

wurde mit 147 g ( 108 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

50 ml eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 50 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 15 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und noch 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml

10 Experimenteller Teil 185

Wasser versetzt und drei Mal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 077 g ( 68 )

DC Rf=016 ( n-HexanEtOAc12 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

765 (d1H J=34Hz 2H ) 741 ( dd 1H J5H7H=17Hz J7H6F=101Hz

7H ) 688 ( ddd 1H J7H5H= 20Hz J4F5H=103Hz J6F5H=103Hz 5H)

658 ( d 1H J= 66Hz 3H ) 582 ( d 1H J=62Hz 1acuteH ) 534 ( d 1H

J=67Hz 2acuteOH ) 514 ( d 1H J=49Hz 3acuteOH ) 506 ( t 1H J=53Hz

5acuteOH ) 423 ( m 1H 2acuteH ) 407 ( m 1H 3acuteH ) 394 ( m 1H 4acuteH ) 362

( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2352 MHz DMSO-d6 )

-11817 ( m 1F 6F) -11913 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2838 ( M+H )+

Extinktionskoefizient ε260=6530

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 46-difluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 51

ODMTrO

HO OH

C34H31F2NO658761gmol

N F

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

054 g (189 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(46-difluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 15

ml abs Pyridin geloumlst und mit 035 ml ( 282 mmol ) Triethylamin und 068 g ( 203

mmol ) 44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde

10 Experimenteller Teil 186

24 Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

Reaktion durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger

NaHCO3-Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die

vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit

Toluol coevaporiert Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 079 g ( 71 )

DC Rf=056 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 734-679 ( m 15H HAr ) 654 ( d 1H J=

25 Hz 3H ) 586 ( d 1H J=50 Hz 1acuteH) 549 ( d 1H J=61 Hz 2acuteOH

) 516 ( d 1H J= 57 Hz 3`OH ) 428 ( m 1H 2acuteH ) 412 ( m 1H 3acuteH

) 404 ( m 1H 4acuteH ) 369 ( s 6H OCH3 ) 321 ( m 2H 5acuteH )

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1585 ( DMTr ) 1453 ( DMTr ) 1377 ( DMTr ) 1359 ( C2 ) 1302 (

DMTr ) 1283 ( C5 ) 1282 ( C7 ) 1272 ( C4 ) 1268 ( C3 ) 1252 (

DMTr ) 1234 ( DMTr ) 1220 ( DMTr ) 1210 ( DMTr ) 1197 ( DMTr )

1186 ( C8 ) 1178 ( DMTr ) 1154 ( C6 ) 1152 ( DMTr ) 1148 ( DMTr

) 1142 ( DMTr ) 1136 ( DMTr ) 1110 ( DMTr ) 1098 ( DMTr ) 1076

( C9 ) 892 ( C1acute ) 873 ( DMTr ) 857 ( DMTr ) 835 ( C4acute ) 732 ( C2acute

) 701 ( C3acute ) 640 ( C5acute ) 551 ( OCH3 )

MALDI mz 61158 ( M+Na )+

10 Experimenteller Teil 187

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 46-difluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 52

N F

F

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H45F2NO6Si 70187 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

033 g (06 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(46-

difluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus

THFPyridin geloumlst und mit 122 mg ( 072 mmol ) Silbernitrat und 084 ml (084 mmol)

einer 1 M tert-Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung

wurde 20 Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

Reaktion durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung

gequencht Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das

Filtrat drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung

erfolgte uumlber praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-

HexanEtOAc51) Das Produkt (slow-Isomer) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 016 g (40 )

DC Rf=054 (n-HexanEthylacetat 41)

1H-NMR δ [ ppm] (400 MHz DMSO-d6 )

753 (d1H J=34 Hz 2H) 740-685 (m 15H HAr) 660 (d 1H J=34

Hz 3H ) 593 (d 1H J=62 Hz 1acuteH) 509 (d 1H J=56 Hz 3acuteOH)

444 (t 1H J= 55 Hz 2acuteH) 410 (m 1H 3acuteH 4acuteH) 373 (s 6H OCH3)

327 (m 2H 5acuteH) 071 (s 9H t-Bu) -012 (s 3H SiCH3) -027 (s 3H

SiCH3)

10 Experimenteller Teil 188

19F-NMR δ [ ppm] (2352 MHz DMSO-d6 )

-11820 (m 1F 6F) -11900 (m 1F 4F)

ESI(-) mz 7004 (M-H)-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 46-difluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 53

N F

F

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute-

(46-difluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (6-fluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 015 g ( 375 )

DC Rf=050 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

758 (d1H J=34 Hz 2H ) 740-659 ( m 15H HAr ) 583 ( d 1H

J=52 Hz 1acuteH ) 539 ( d 1H J=65 Hz 2acuteOH ) 431 ( m 1H 3acuteH )

427 ( m 1H 2acuteH ) 403 ( m 1H 3acuteH 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 314

( m 2H 5acuteH ) 080 ( s 9H t-Bu ) 004 ( s 3H SiCH3 ) -002 ( s 3H

SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2352 MHz DMSO-d6 )

-11818 ( m 1F 6F) -11895 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 7004 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 189

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 46-

difluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 54

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H62F2N3O7PSi 90209 gmol

N F

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

150 mg (021 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (46-difluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml

abs Acetonitril geloumlst und mit 280 microl ( 214 mmol ) sym Collidin und 10 microl (012

mmol) 1-Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf

0degC abgekuumlhlt und 72 microl ( 032 mmol ) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt wurden Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten

bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5

ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt ( ein Gemisch zweier Diastereomere ) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 130 mg ( 68 )

DC Rf=044 029 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

740-674 ( m 32H HAr ) 654 650 ( d 2H J=36 Hz 3H ) 582 579

( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 458 ( m 2H 2acuteH ) 421 ( m 2H 3acuteH ) 398 (

10 Experimenteller Teil 190

m 2H 4acuteH ) 390 373 ( s 12H OCH3 ) 353 ( m 8H 5acuteH CH2CN )

260 ( m 4H OCH2 ) 112 ( m 12H CH(CH3)2 ) 073 064 ( m 18H

SiC(CH3)3 ) -015 -020 -044 -045 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 162 MHz CDCl3 )

15182 und 14893 ( Verhaumlltnis 1 56 )

ESI(+) mz 90272 ( M+H )+

1-[2acute-Desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 7-

fluorindol 110

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

F

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

10 g ( 74 mmol ) 7-Fluorindol wurden in 100 ml abs Acetonitril geloumlst mit 266 mg (

111 mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 345 g ( 89 mmol ) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde geqencht durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 bis die Reaktionsloumlsung neutral ist Ionenaustauscher

wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 358 ( 99 )

DC Rf=039 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

796 ( m 2H HAr ) 786 ( m 2H HAr ) 769 ( d 1H J=33Hz 2H )

743-730 ( m 5H HAr ) 704 ( m 2H HAr ) 670 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=66

Hz J1acuteH 2`Hα=76 Hz 1acuteH ) 663 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 569 ( m 1H

10 Experimenteller Teil 191

3`H ) 457-446 ( m 3H 5`H 4acuteH ) 296 ( m 1H 2`Hβ ) 274 ( m 1H

2`Hα ) 237 ( s 3H Ar-CH3 ) 235 ( s 3H Ar-CH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13204 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 5051 ( M+NH4 )+

ElAnalyse Berechnet C 7146 H 534 N 287

Gefunden C 7135 H 539 N 268

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol 111

F

N

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

355 g (73 mmol) 1-[2acute-Desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 7-fluorindol wurden in 250 ml abs Methanol geloumlst und mit 86 ml (

464 mmol ) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die Reaktionmischung

wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7) gequencht Der

Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 135 g ( 74 )

DC Rf=063 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

773 ( d 1H J =32 Hz 2H ) 740 ( m 1H HAr ) 697 ( m 2H HAr )

651 ( m 2H 3H 1acuteH ) 531 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 485 ( t 1H J=

10 Experimenteller Teil 192

56 Hz 5acuteOH ) 431 ( m 1H 3acuteH ) 372 ( m 1H 4acuteH ) 353 ( m 2H

5acuteH ) 240 ( m 1H 2acuteHβ ) 237 ( m 1H 2acuteHα )

13C NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

13250 ( d J=450 Hz C7 ) 13240 ( C2 ) 12642 ( CAr ) 12305 ( CAr )

12293 ( CAr ) 11997 ( CAr ) 11980 ( CAr ) 11680 ( CAr ) 8710 ( C4acute

) 8607 ( C1acute ) 7071 ( C3acute ) 6183 ( C5acute ) 6047 ( C2acute )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13223 ( m 1F 7F )

ESI(-) mz 2500 ( M-H )-

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 112

F

N

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

099 g ( 394 mmol ) 1-(2acute-Desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol wurden

in 20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 115 ml ( 448 mmol ) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurden innerhalb von

30 Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdamfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch

FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes

Oumll erhalten

Ausbeute 172 g ( 891 )

DC Rf=036 ( n-HexanEtOAc41 )

10 Experimenteller Teil 193

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

766 ( m 5H HAr ) 748-738 ( m 7H HAr ) 710-701 ( m 2H HAr )

660 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=71 Hz 1acuteH ) 655 ( d 1H J=

31 Hz 2H ) 547 ( d 1H J=43 Hz 3acuteOH ) 450 ( m 1H 3acuteH ) 397 (

m 1H 4acuteH ) 377 ( m 2H 5acuteH ) 248 ( m 1H 2acuteHβ ) 239 ( m 1H

2acuteHα ) 104 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13264 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 4902 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 7113 H 659 N 286

Gefunden C 7084 H 683 N 267

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-7-fluorindol 113

F

N

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi56774 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

169 g (345 mmol) 1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-7-fluorindol wurden in 80 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 54 ml ( 69 mmol ) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und

einmal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

10 Experimenteller Teil 194

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 182 g ( 93 )

DC Rf=036 ( n-HexanEtOAc 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

764-759 ( m 5H HAr ) 749-731 ( m 7H HAr ) 710-698 ( m 2H HAr

) 661 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=71 Hz J1acuteH2acuteHα=66 Hz 1acuteH) 653 ( m 1H HAr

) 546 ( m 1H 3acuteH ) 427 ( m 1H 4acuteH ) 374 ( m 2H 5acuteH ) 330 ( s

3H SCH3 ) 293 ( m 1H 2acuteHβ ) 281 ( m 1H 2acuteHα ) 100 ( s 9H t-Bu

)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13256 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 5679 ( M+H )+

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-7-fluorindol 114

F

N

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

178 g (31 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-

erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol wurden in 60 ml abs THF geloumlst und mit 115 ml

( 115 mmol ) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte dreimal durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 3

ChloroformMethanol982 Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 195

Ausbeute 061 g ( 836 )

DC Rf=059 ( CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

743 ( d 1H J=33 Hz 2H ) 738 ( m 1H 1acuteH ) 714 ( m 1H 4H )

701 ( m 2H 5H 6H ) 657 ( m 1H 3H ) 648 ( m 1H 3acuteH ) 618 ( m

1H 2acuteH ) 483 ( m 2H4acuteH 5acuteOH ) 346 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13240 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 2339 ( M+H )+

1acute-Desoxy-1acute-( 7-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 115

F

N

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

048 g ( 21 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-7-fluorindol

wurde mit 077 g ( 57 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

27 ml eines Gemisches aus AcetonWasser 81 geloumlst Die Loumlsung wurde mit 262 ml

einer 25-ige OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die Reaktionsmischung wurde 19

Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 10 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung gequencht und noch 15

Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml Wasser versetzt und

zweimal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 12

Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 196

Ausbeute 035 g ( 63 )

DC Rf=014 ( n-HexanEtOAc 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

780 ( d 1H J=35 Hz 2H ) 744 ( d 1H J=76 Hz 4H ) 705 ( m 2H

5H 6H ) 668 ( d 1H J=35 Hz 3H ) 616 ( d 1H J=58 Hz 1acuteH )

539 ( d 1H J=66 Hz 3acuteOH) 518 ( d 1H J=48 Hz 2acuteOH ) 503 ( t

1H J=53 Hz 5acuteOH ) 433 ( m 1H 4acuteH ) 412 ( m 1H 2acuteH ) 395 (

m 1H 3acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-13213 ( m 1F 7F )

ESI(-) mz 2660 ( M-H )-

Extinktionskoefizient ε260=6510 cm2mol-1

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 7-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 116

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

F

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

020 g (075 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(7-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurde in 10 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 015 ml (11 mmol) Triethylamin und 030 g (089 mmol)

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

10 Experimenteller Teil 197

zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 031 g ( 73 )

DC Rf= 049 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

760 ( d 1H J=31 Hz 2H ) 739 ( m 3H HAr ) 725 ( m 7H HAr )

703 ( m 2H HAr ) 683 ( m 4H HAr ) 659 ( d 1H J=31 Hz 3H )

615 ( d 1H J=48 Hz 1acuteH ) 550 ( d 1H J=58 Hz 2acuteOH ) 520 ( d

1H J=58 Hz 3acuteOH ) 434 ( m 1H 2acuteH ) 414 ( m 1H 3acuteH ) 403 (

m 1H 4acuteH ) 373 ( s 6H OCH3 ) 317 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-13220 ( m 1F 7F )

ESI(-) mz 5684 ( M-H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 117

F

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

030 g (053 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(7-fluorinolyl)

-szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und

mit 108 mg ( 064 mmol ) Silbernitrat und 064 ml ( 064 mmol ) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

10 Experimenteller Teil 198

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das

Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel (n-Hexan EtOAc

CH2Cl274422) Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 013 g ( 36 )

DC Rf=054 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

769 ( d 1H J=33 Hz 2H ) 751-694 ( m 16H HAr ) 668 ( d 1H

J=33 Hz 3H ) 626 ( d 1H J=63 Hz 1acuteH ) 516 ( d 1H J=52 Hz

3acuteOH ) 446 ( m 1H 2acuteH ) 415 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 382 ( s 6H OCH3

) 336 ( m 2H 5acuteH ) 083 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 003 ( s 3H SiCH3 ) -

020 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2834 MHz DMSO-d6 )

-13196 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 7064 ( M+Na )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 118

F

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (4-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

10 Experimenteller Teil 199

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 012g ( 33 )

DC Rf= 051 (n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

758 ( d 1H J=32 Hz 2H ) 736-677 ( m 16H HAr ) 657 ( d 1H

J=32 Hz 3H ) 610 ( d 1H J=54 Hz 1acuteH ) 530 ( d 1H J=63 Hz

2acuteOH ) 430 ( m H 2acuteH ) 421 ( m 1H 3acuteH ) 395 ( m 1H 4acuteH ) 369

( s 6H OCH3 ) 315 ( m 2H 5acuteH ) 073 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 001 ( s

3H SiCH3 ) -007 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13186 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 7065 ( M+Na )+

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 59

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

F

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

110 mg (016 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (7-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 350microl ( 26 mmol ) sym Collidin und 12 microl (016 mmol) 1-

10 Experimenteller Teil 200

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 53 microl (024 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde dreimal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 100 mg ( 704 )

DC Rf=035039 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

772-656 ( m 36H HAr ) 588 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 460 ( m 2H

3acuteH ) 422 ( m 2H 2acuteH ) 385 383 ( s 12H OCH3 ) 375 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 343 ( m 2H 3acuteH ) 282 ( m 4H OCH2 ) 138 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 088 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) 024 006 -020 -028

( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15106 und 14860 ( Verhaumlltnis 1 32 )

ESI(+) mz 8844 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 201

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]-indol

119

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H27NO5 46953 gmol

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

140 g ( 12 mmol ) Indol wurden in 100 ml abs Acetonitril geloumlst mit 432 mg ( 18

mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach wurden

559 g ( 144 mmol ) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben und

noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von Ionenaustauscher

Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war Ionenaustauscher wurde

durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 53 ( 95 )

DC Rf=030 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

801 ( m 2H HAr ) 792 ( m 2H HAr ) 769 ( d 1H J=34 Hz 2H )

740 -733 ( m 6H HAr ) 707( m 2H HAr ) 662 ( m 1H HAr ) 653 (

pt 1H J1acuteH2acuteHβ=56 Hz J1acuteH 2`Hα=67 Hz 1acuteH ) 572 ( m 1H 3acuteH ) 461

( m 2H 5acuteH ) 452 ( m 1H 4acuteH ) 294 ( m 1H 2acuteHβ ) 270 ( m 1H

2acuteHα ) 247 ( s 3H Ar-CH3 ) 244 ( s 3H Ar-CH3 )

ESI(+) mz 5695 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 7118 H 580 N 298

Gefunden C 7438 H 599 N 295

10 Experimenteller Teil 202

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 120

OHO

OH

N

C13H15NO3 23326 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

520 g (111 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]-indol wurden in 300 ml abs Methanol geloumlst und mit 1313 ml ( 708

mmol ) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von Ionenausauscher Dowex-80 (bis pH ca 7) gequencht Der

Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur

Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 250 g ( 97 )

DC Rf=058 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

778 ( m 3H HAr ) 721 ( m 1H HAr ) 717 ( m 1H HAr ) 655 ( d 1H

J =34 Hz 2H ) 642 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=61 Hz J1acuteH2acuteHα=77 Hz 1acuteH )

534 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 493 ( t 1H J= 54 Hz 5acuteOH ) 440 (

m 1H 3acuteH ) 387 ( m 1H 4acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH ) 247 ( m 1H

2acuteHβ ) 224 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1383 ( CAr ) 1286 ( CAr ) 1269 ( C2 ) 1217 ( CAr ) 1205 ( CAr )

1196 ( CAr )1110 ( CAr ) 1031 ( CAr ) 835 ( C1acute ) 823 ( C4acute ) 653 (

C3acute ) 616 ( C5acute ) 361 ( C2acute )

ESI(-) mz 2318 ( M-H )+

10 Experimenteller Teil 203

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 121

N

OTBDPSO

OH

C29H33NO3Si47166 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

148 g ( 634 mmol ) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol wurden in 25 ml

abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC abgekuumlhlt

19 ml ( 73 mmol ) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb von 30 Minuten

zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert und am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

Ausbeute 257 g ( 86 )

DC Rf=060 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

748-733 ( m 12H HAr ) 708 ( m 3H HAr ) 645 ( m 1H HAr ) 640 (

pt 1H J1acuteH2acuteHβ=66 Hz J1acuteH2acuteHα=79 Hz 1acuteH ) 538 ( d 1H J=42 Hz

3acuteOH ) 448 ( m 1H 3acuteH ) 392 ( m 1H 4acuteH ) 374 ( m 2H 5acuteH )

253 ( m 1H 2acuteHβ ) 232 ( m 1H 2acuteHα ) 100 ( s 9H t-Bu )

ESI(-) mz 4862 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 7385 H 705 N 297

Gefunden C 7376 H 707 N 306

10 Experimenteller Teil 204

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-indol 122

N

OTBDPSO

OMs

C30H35NO5SSi 54975 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

232 g (49 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-Ondashtert-butyldiphenylsilylndashβ-D- erythro-

pentofuranosyl)-indol wurden in 100 ml eines Gemisches aus abs Methylenchlorid

Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC abgekuumlhlt

und mit 77 ml (98 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung wurde 4 Stunden

bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 20

ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und ein Mal mit Wasser

extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 25 g ( 93 )

DC Rf=026 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

774-702 ( m 15H HAr ) 652 ( m 1H HAr ) 630 ( m 1H 1acuteH) 545 (

m 1H 3acuteH ) 425 ( m 1H 4acuteH ) 392 ( m 2H 5acuteH ) 305 ( s 3H

SCH3 ) 270 ( m 2H 2acuteH ) 107 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 5499 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6554 H 642 N 255

Gefunden C 6535 H 646 N 238

10 Experimenteller Teil 205

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-indol 123

OHO

N

C13H13NO2 21525 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

175 g (21 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-indol wurden in 40 ml abs THF geloumlst und mit 78 ml ( 78 mmol )

einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde das

Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte drei Mal durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol9822ChloroformMethanol9553ChloroformMethanol982

Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 044 g ( 96 )

DC Rf=054 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

769 ( d 1H J=30 Hz 2H ) 757 ( d 1H J=46 Hz 1acuteH ) 735 ( d 1H

J=33 Hz 7H ) 718 ( m 1H HAr ) 715 ( m 1H HAr )710 ( m 1H HAr

)706 ( m 1H HAr ) 647 ( m 1H 3acuteH ) 615 ( m 1H 2acuteH ) 479 ( t

1H J=57 Hz 5acuteOH ) 478 ( m 1H 4acuteH ) 348 ( m 2H 5acuteH )

ESI(+) mz 2156 ( M+H )+

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1383 ( C8 ) 1287 ( C3acute ) 1286 ( C9 ) 127 2 ( C2acute ) 1269 ( C2 )

1217 ( CAr ) 1205 ( CAr ) 1197 ( CAr ) 1110 ( CAr ) 1031 ( CAr )

9295 ( C1acute ) 803 ( C4acute ) 676 ( C5acute )

10 Experimenteller Teil 206

1acute-Desoxy-1acute-( indolyl )-β-D-ribofuranose 124

N

OHO

HO OH

C13H15NO4 24926 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

039g ( 18 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-indol wurden

mit 066g ( 49 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in 20 ml

eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung wurde mit

17 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 5 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung gequencht und

nochmals 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml Wasser

versetzt und zwei Mal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 018 g ( 40 )

DC Rf=016 ( CH2Cl2 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

758 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 717 ( m 1H HAr ) 714 ( m 1H HAr )710

( m 1H HAr )705 ( m 1H HAr ) 648 ( m 1H HAr ) 603 ( d 1H J=61

Hz 1acuteH) 534 ( d 1H J=54 Hz 2acuteOH ) 514 ( s 1H 3acuteOH ) 502 ( t

1H J=56 Hz 5acuteOH ) 416 ( d 1H J=50 Hz 2acuteH ) 408 ( m 1H 3acuteH )

391 ( m 1H 4acuteH ) 366 ( m 2H 5acuteH )

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 207

1382 ( C8 )1289 ( CAr ) 1284 ( CAr ) 1217 ( CAr ) 1205 ( CAr )

1196 ( CAr ) 1110( CAr ) 1031 ( CAr ) 886( C1acute ) 760 ( C2acute ) 757 (

C4acute ) 706 ( C3acute ) 616 ( C5acute )

ESI(-) mz 2657 ( M-H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( inolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 125

N

ODMTrO

HO OH

C34H33NO6 55163 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

029 g ( 12 mmol ) 1acute-Desoxy-1acute-(indolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Pyridin geloumlst und mit 026 ml ( 19 mmol ) Triethylamin und 049 g ( 144 mmol )

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 045 g ( 71 )

DC Rf= 050 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

762 ( m 16H HAr ) 754 ( d 1H J=33 Hz 2H ) 745-688 ( m 15H

HAr ) 654 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 598 ( d 1H J=51 Hz 1acuteH ) 551 ( d

1H J=61 Hz 2acuteOH ) 523 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 440 ( m 1H 2acuteH

10 Experimenteller Teil 208

) 422 ( m 1H 3acuteH ) 410 ( m 1H 4acuteH ) 378 ( s 6H OCH3 ) 326 (

m 2H 5acuteH)

ESI(+) mz 5519 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( indolyl ) -szlig-D-ribofuranose 126

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H47NO6Si 66589 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

028 g (051 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(indolyl) -szlig-

D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und mit

113 mg (067 mmol) Silbernitrat und 186 ml (186 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanEtOAC61) Das

Produkt (slow-Isomer) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 012 g ( 36 )

DC Rf=054 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

770 ( m 2H HAr ) 763 ( d 1H J=32 Hz 2H ) 755 ( m 2H HAr )

741 ( m 7H HAr ) 716 ( m 2H HAr ) 700 ( m 4H HAr ) 664 ( d 1H

10 Experimenteller Teil 209

J=32 Hz 3H ) 608 ( d 1H J=61 Hz 1acuteH ) 519 ( d 1H J=56 Hz

3acuteOH ) 462 ( m H 2acuteH ) 426 ( m 1H 3acuteH ) 422 ( m 1H 4acuteH ) 387

( s 6H OCH3 ) 341 ( m 2H 5acuteH ) 085 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 001 ( s

3H SiCH3 ) -014 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15810 ( CAr ) 14434 ( DMTr ) 14217 ( DMTr ) 13614 ( DMTr )

13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr ) 12662 (

DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr ) 11661 ( CAr )

11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 ( DMTr ) 8622 (

C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58 ( C7 ) 12527 (

C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 ( C3 ) 8904 (

C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 ( C5acute ) 5547 (

OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 ( SiCH3 ) -506

( SiCH3 )

ESI(+) mz 6658 ( M+H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( indolyl ) -szlig-D-ribofuranose 127

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H47NO6Si 66589 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

inolyl ) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der Synthese

von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute-

(6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 011g ( 32 )

10 Experimenteller Teil 210

DC Rf= 051 (n-HexanEthylacetat 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750 ( m 3H HAr ) 733 ( m 2H HAr ) 722 ( m 7H HAr ) 704 ( m 2H

HAr ) 678( m 4H HAr ) 645 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 585 ( d 1H

J=56 Hz 1acuteH ) 527 ( d 1H J=52 Hz 2acuteOH ) 431 ( m H 2acuteH ) 422

( m 1H 3acuteH ) 392 ( m 1H 4acuteH ) 306 ( s 6H OCH3 ) 306 ( m 2H

5acuteH ) 077 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 011 ( s 3H SiCH3 ) -007 ( s 3H

SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15810 (d J=394 Hz C4 ) 14462 ( DMTr ) 14484 ( DMTr ) 13891 (

DMTr ) 13529 ( DMTr ) 13005 ( CAr ) 12879 ( DMTr ) 12720 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12617 ( DMTr ) 12226 ( DMTr ) 12202 ( CAr )

11801 ( CAr ) 11720 ( CAr ) 11580 ( CAr ) 11390 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7328 ( C2acute ) 7185 ( C3acute ) 6304 (

C5acute ) 5507 ( OCH3 ) 2573 ( SiC(CH3)3 cedil1734 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -501 ( SiCH3 )

ESI(+) mz 6662 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 211

3acute- O -(Cyanethoxydiisopropylphosphin)-1acutedesoxy-5acute-O- (44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (indolyl)

-szlig-D-ribofuranose 55

N

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H64N3O7PSi 86611 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 mg (015 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (inolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 210microl ( 16 mmol ) sym Collidin und 7 microl (009 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 54 microl (024 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 100 mg ( 77 )

DC Rf=037 032 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 212

741-653 ( m 36H HAr ) 591 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 462 ( m 2H

3acuteH ) 420 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 351 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 323 ( m 2H 3acuteH ) 262 ( m 4H OCH2 ) 118 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 078 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -022 -024 -046 -

048 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15138 und 14877 ( Verhaumlltnis 1 46 )

ESI(+) mz 8672 ( M+H )+

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 46

N

NN

N

OAcO

AcO OAc

C16H18N4O737834 gmol

Konventionell Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

150 g (1248 mmol) Purin wurden in 60 ml abs Acetonitril suspendiert und mit 459

ml (1872 mmol) N O-Bis-(trimethylsilyl)-acetamid versetzt Die Reaktionsloumlsung

wurde fuumlr 15 Minuten unter Ruumlckfluss gekocht Nach dem Abkuumlhlen auf

Raumtemperatur wurden 396 g (1248 mmol) 1235-Tetra-O-acetyl-szlig-D-

ribofuranose in 20 ml abs Acetonitril und 285 (1560 mmol)

Trimethylsilyltrifluorsulfonat (TMSOTf) zugesetzt Es wurde 25 Stunden unter

Ruumlckfluss gekocht und anschlieszligend auf Raumtemperatur abgekuumlhlt Die Reaktion

wurde durch Zugabe von 10 ml ges waumlssriger NaHCO3-Loumlsung gequencht und

dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden

uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 982 Das

Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 055 g ( 116 )

10 Experimenteller Teil 213

Mikrowellen unterstuumltzt 095 g (79 mmol) Purin wurden in in 40 ml abs Acetonitril suspendiert und mit 291

ml (1185 mmol) N O-Bis-(trimethylsilyl)-acetamid und 251 g ( 79 mmol ) 1235-

Tetra-O-acetyl-szlig-D-ribofuranose versetzt Die Reaktionsmischung wurde bei 80degC

und 150 W in der Mikrowellenkammer 15 Minuten bestrahlt Nach dem Abkuumlhlen auf

Raumtemperatur wurden 181 ml ( 988 mmol ) Trimethylsilyltrifluorsulfonat

(TMSOTf) zugegeben Die Reaktionsmischung wurde bei 80degC und 150 W in der

Mikrowellenkammer 60 Minuten bestrahlt Nach dem Abkuumlhlen auf Raumtemperatur

wurde die Reaktion durch Zugabe von 10 ml ges waumlssriger NaHCO3-Loumlsung

gequencht und dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 982 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 051 g ( 171 )

DC Rf=037 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

931 ( s 1H 6H ) 905 ( s 1H 2H ) 895 ( s 1H 8H ) 643 ( d 1H

J=60 Hz 1acuteH ) 567 ( m 1H 2acuteH ) 544 ( m 1H 3acuteH ) 441 ( m

3H4acuteH 5acuteH ) 213 ( s 3 H CH3-acetyl ) 208 ( s 3 H CH3-acetyl )

204 ( s 3 H CH3-acetyl )

13C NMR δ [ ppm] ( 689 MHz DMSO-d6 )

17043 ( C=O ) 16992 ( C=O ) 16973( C=O ) 16092 ( C4 ) 15344

( C6 ) 14835 ( C2 ) 14226 ( C8 ) 12426 ( C5 ) 8771 ( C1acute ) 8041

( C2acute ) 7276 ( C3acute ) 6999 ( C4acute ) 6338 ( C5acute ) 2095 ( CH3-acetyl )

2084 ( CH3-acetyl ) 2065 ( CH3-acetyl )

ESI(+) mz 37934 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 214

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 9-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 47

N

NN

N

OAcO

AcO OAc

C16H18N4O7 37834 gmol

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(9-N-purin)-szlig-D-ribofuranose entstand als zweites Isomer bei der Darstellung von 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Konventionell Ausbeute 29 g ( 66 ) Mikrowellen unterstuumltzt Ausbeute 28 g ( 64 )

DC Rf=042 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

926 ( s 1H 6H ) 902 ( s 1H 2H ) 883 ( s 1H 8H ) 637 ( d 1H

J=53 Hz 1acuteH ) 609 ( m 1H 2acuteH ) 567 ( dd 1H J=49 Hz 3acuteH ) 442

( m 2H4acuteH 5acuteH ) 426 ( m 1H 5acuteH ) 214 ( s 3 H CH3-acetyl ) 206

( s 3 H CH3-acetyl ) 201 ( s 3 H CH3-acetyl )

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

17049 ( C=O ) 16991 ( C=O ) 16974( C=O ) 16000 ( C4 ) 15281

( C2 ) 14901 ( C6 ) 14647 ( C8 ) 13476 ( C5 ) 8628 ( C1acute ) 8005

( C2acute ) 7236 ( C3acute ) 7045 ( C4acute ) 6318 ( C5acute ) 2092 ( CH3-acetyl )

2083 ( CH3-acetyl ) 2066 ( CH3-acetyl )

ESI(+) mz 37934 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 215

1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 48

N

NN

N

OHO

HO OH

C10H12N4O4 25223 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutztgas durchgefuumlhrt

151 g (4 mmol) 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

wurden in 60 ml einer Loumlsung aus 048 ml ( 26 ) 54 M NaOMeMeOH und 5950

abs MeOH geloumlst Die Reaktionsmischung wurde 1 Stunde bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von Dowex-80 gequencht

Die Reaktionsmischung wurde filtriert und am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol91 Das Produkt wurde als weiszligen Feststoff erhalten

Ausbeute 098 g ( 97 )

DC Rf=032 (CH2Cl2MeOH 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

941 ( s 1H 6H ) 902 ( s 1H 2H ) 893 ( s 1H 8H ) 598 ( d 1H

J=68 Hz 1acuteH ) 555 ( d 1H J=66 Hz 2acuteOH ) 529 ( d 1H J=43 Hz

3acuteOH ) 526 ( t 1H J=49 Hz 5acuteOH ) 438 ( m 1H 2acuteH ) 422 ( m 1H

3acuteH ) 404 ( m 1H 4acuteH ) 386 ( m 2H 5acuteH )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

16068 ( CAr )15258 ( C2 ) 14798 ( C8 ) 14228 ( C6 ) 12391 ( CAr )

8970 ( C1acute ) 8627 ( C4acute ) 7411 ( C2acute ) 7018 ( C3acute ) 6111 ( C5acute )

ESI(+) mz 25294 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 216

1acute-Desoxy-5acute-O-(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 60

N

NN

N

ODMTrO

HO OH

C31H30N4O6 55459 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutztgas durchgefuumlhrt

050 g (2 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose wurden in 25 ml abs

Pyridin geloumlst und mit 042 ml ( 30 mmol ) Triethylamin und 081 g ( 24 mmol ) 44acute-

Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24 Stunden

bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 3 ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-Loumlsung

versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Das Rohrprodukt wurde zweimal mit Toluol coevaporiert Die Aufreinigung

erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 955 Das Produkt

wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 064 g ( 58 )

DC Rf=048 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 6H ) 890 ( s 1H 2H ) 876 ( s 1H 8H ) 735-679 ( m

13H HAr ) 608 ( d 1H J=74 Hz 1acuteH ) 565 ( d 1H J=62 Hz 2acuteOH

)531 ( d 1H J=62 Hz 3acuteOH ) 479 ( m 1H 2acuteH ) 435 ( m 1H 3acuteH

) 413 ( m 1H4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 324 ( m 2H 5acuteH )

ESI(+) mz 5554 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6714 H 545 N 1010

Gefunden C 6735 H 539 N 1028

10 Experimenteller Teil 217

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 61

N

NN

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C37H44N4O6Si 66885 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

040 g (072 mmol) 1acute-Desoxy-5acute-O-(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-1acute-(7-N-purin)-szlig-

D-ribofuranose wurden in 20 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und mit

150 mg (089 mmol) Silbernitrat und 102 ml (102 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc15)

Das Produkt (slow-Isomer) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 017 g ( 36 )

DC Rf=064 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

925 ( s 1H 6H ) 895 ( s 1H 2H ) 884 ( s 1H 8H ) 741-684 ( m

13H HAr ) 607 ( d 1H J=73 Hz 1acuteH ) 531 ( d 1H J=61 Hz 3acuteOH )

468 ( m 1H 2acuteH ) 425 ( m 1H 3acuteH ) 413 ( m 1H4acuteH ) 373 ( s 6H

OCH3 ) 322 ( m 2H 5acuteH ) 073 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 013 ( s 3H

SiCH3 ) -030 ( s 3H SiCH3 )

10 Experimenteller Teil 218

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15605 ( C2 ) 14539 ( DMTr ) 14524 ( DMTr ) 13600 ( DMTr )

13570 ( DMTr ) 13030 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr ) 12662 (

DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr ) 11661 ( CAr )

11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 ( DMTr ) 8622 (

C1acute ) 7632 ( C4acute ) 7325 ( C2acute ) 7170 ( C3acute )126 70 ( C7 ) 12527 (

C8 ) 12138 ( C6 ) 10920 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 ( C3 ) 8904 (

C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 ( C5acute ) 5547 (

OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 )cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -420 ( SiCH3 ) -486

( SiCH3 )

ESI(+) mz 6914 ( M+Na )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 62

N

NN

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C37H44N4O6Si 66885 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (7-

N-Purin) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der Synthese

von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute-

(7-N-Purin) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 016g ( 33 )

DC Rf=064 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

948 ( s 1H 6H ) 915 ( s 1H 2H ) 914 ( s 1H 8H ) 751-693 ( m

13H HAr ) 601 ( d 1H J=73 Hz 1acuteH ) 522 ( d 1H J=61 Hz 2acuteOH )

473 ( m 1H 2acuteH ) 433 ( m 1H 3acuteH ) 424 ( m 1H4acuteH ) 368 ( s 6H

10 Experimenteller Teil 219

OCH3 ) 321 ( m 2H 5acuteH ) 072 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 012 ( s 3H

SiCH3 ) -032 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15615 ( C2 ) 14590 ( DMTr ) 14543 ( DMTr ) 13613 ( DMTr )

13568 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12827 ( DMTr ) 12719 (CAr ) 12659 (

DMTr ) 12577 ( DMTr ) 12419 ( DMTr ) 12205 ( CAr ) 11664 ( CAr )

11309 ( CAr ) 10877 ( CAr ) 10305 (CAr ) 9987 ( DMTr ) 8632 (

C1acute ) 7634 ( C4acute ) 7326 ( C2acute ) 7172 ( C3acute )126 75 ( C7 ) 12532 (

C8 ) 12143 ( C6 ) 10919 ( C5 ) 10218 ( C9 ) 9717 ( C3 ) 8907 (

C1acute ) 8491 ( C4acute ) 7387 ( C2acute ) 7020 ( C3acute ) 6440 ( C5acute ) 5545 (

OCH3 ) 2607 ( SiC(CH3)3 )cedil1844 ( SiC(CH3)3 ) -419 ( SiCH3 ) -487

( SiCH3 )

ESI(+) mz 6914 ( M+Na )+

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-N-

purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 63

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

N

NN

N

C46H61N6O7PSi 86907 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 mg (015 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (7-N-purinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml

abs Acetonitril geloumlst und mit 200 microl ( 15 mmol ) sym Collidin und 6 microl (007 mmol)

1-Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 51 microl (023 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit wurden

10 Experimenteller Teil 220

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol991 Das Produkt

(ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 80 mg ( 62 )

DC Rf=045 036 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

740-674 ( m 32H HAr ) 654 650 ( d 2H J=36 Hz 3H ) 582 579

( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 458 ( m 2H 2acuteH ) 421 ( m 2H 3acuteH ) 398 (

m 2H 4acuteH ) 390 373 ( s 12H OCH3 ) 353 ( m 8H 5acuteH CH2CN )

260 ( m 4H OCH2 ) 112 ( m 12H CH(CH3)2 ) 073 064 ( m 18H

SiC(CH3)3 ) -015 -020 -044 -045 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 162 MHz CDCl3 )

15241 und 14896 ( Verhaumlltnis 1 36 )

ESI(+) mz 87072 ( M+H )+

3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

HNEtOOC

H2N

C7H10N2O215417 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Eine Loumlsung aus 20g (290 mmol) Isoxazol in Ethanol (80ml) wurde in einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt Dazu wurden langsam 152ml (2M 305 mmol) NaOEt EtOH-

Loumlsung zugetropft Das Reaktionsgemisch durfte sich dabei nicht uumlber 8degC

erwaumlrmen Nun wurde 30 Minuten geruumlhrt und mit 55 ml (100mmol) Essigsaumlure

neutralisiert Die Reaktionsmischung wurde mit 409g (193 mmol) Diethyl-

10 Experimenteller Teil 221

aminomalonat Hydrochlorid und 164g (106 mmol) Natriumacetat versetzt und

weitere 48 Stunden geruumlhrt Nach beendeter Umsetzung wurde das Loumlsemittel am

Rotationsverdampfer abgezogen das Rohrprodukt mit ChloroformWasser extrahiert

uumlber MgSO4 getrocknet und uumlber Kieselgel abgesaugt Die vereinigte organische

Phase wurde am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt

Das orange Oumll wurde in 400ml (05M) NaOEtEtOH-Loumlsung geloumlst und fuumlr 3 Tage

bei RT weitergeruumlhrtDas Reaktionsgemisch wurde durch die Zugabe von 12ml (210

mmol) Essigsaumlure neutralisiert und bis zur Trockne eingeengt Das Rohpodukt

wurde in Chloroform geloumlst und mit ges waumlssriger NaHCO3-Loumlsung gewaschen Die

organische Phase wurde uumlber MgSO4 getrocknet uumlber Kieselgel abgesaugt und am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

Ausbeute 158 g ( 354 )

DC Rf=097 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1055 ( s 1H NH ) 682 ( d 1H J=36 Hz 5H ) 556 ( d 1H J=36 Hz

4H ) 497 ( s 2H NH2 )418 ( q 2H J=71 Hz CH2 ) 121 ( t 3H

J=70 Hz CH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

1597 ( C5 ) 1232 ( C3 ) 1216 ( C2 ) 1147 ( C4 ) 1061 ( C=O )

606 ( CH2 ) 146 ( CH3 )

ESI(+) mz 1547 ( M+H )+

3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

HN

N

HN

O

C6H5N3O 13512 gmol

10 Experimenteller Teil 222

Das Rohprodukt wurde in 150 ml Ethanol geloumlst und mit 166 g (158 mmol)

zugesetzt Die Reaktionsmischung wurde 16 Stunden unter Ruumlckfluss gekocht Das

Produkt entstand als gelber Feststoff

Ausbeute 596 g ( 43 )

DC Rf=058 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1218 ( s 1H 9NH ) 1182 ( s 1H 3NH ) 780 ( s 1H 2H ) 738 ( m

1H 8H ) 635 ( d 1H J=33 Hz 7H )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

15402 ( C=O ) 14506 ( C2 ) 14181 ( C5 ) 12773 ( C6 ) 11820 ( C8

) 10333 ( C7 )

ESI(+) mz 1357 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 5333 H 373 N 3110

Gefunden C 5341 H 343 N 3121

6-Chloro-9-deaza-purin 32

N

N

HN

Cl

C6H4ClN315357 g7mol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

15 g (37 mmol) 3H 5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on wurden mit 40 ml Phospho-

oxichlorid versetzt Die Suspension wurde unter Ruumlckfluss erhitzt bis das Edukt

geloumlst ist und dann wirdweitere 3 Stunden gekocht Die Reaktionsmischung wurde

abgekuumlhlt und auf Eis (ca 200ml) gegossen Nach der Neutralisierung mit NaOH (bis

ca pH 6) wurde die Loumlsung mit EtOAc extrahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt

wurde als weiszliger Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 223

Ausbeute 144 g ( 85 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

1246 ( s 1H NH ) 865 ( s 1H 2H ) 800 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 675

( d 1H J=33 Hz 9H )

ESI(+) mz 1536 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 4693 H 263 N 2736

Gefunden C 4710 H 279 N 2747

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-

chloro-9-deaza-purin 133

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

N

N

N

Cl

C27H24ClN3O550595 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

114 g ( 74 mmol ) 6-Chloro-9-deaza-purin wurden in 130 ml abs Acetonitril geloumlst

mit 267 mg ( 111 mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt

Danach wurden 345 g ( 89 mmol ) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose

zugegeben und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war

Ionenaustauscher wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt wurde als weiszliger

Schaum erhalten

Ausbeute 320 ( 853 )

DC Rf=037 ( CH2Cl2MeOH 982 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 224

866 ( s 1H 2H ) 787 ( m 5H HAr ) 720 -707 ( m 5H HAr ) 665 ( m

1H 1acuteH ) 560 ( m 1H 3acuteH ) 463 ( m 2H 5acuteH ) 455 ( m 1H 4acuteH )

276 ( m 1H 2acuteHβ ) 253 ( m 1H 2acuteHα ) 237 ( s 3H Ar-CH3 ) 233 (

s 3H Ar-CH3 )

MALDI mz 47296 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6410 H 478 N 831

Gefunden C 6426 H 493 N 815

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-chloro-9-deaza-purin 128

OHO

OH

N

N

N

Cl

C11H12ClN3O3 26968 gmol

580 g (115 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 6-chloro-9-deaza-purin wurden mit 100 ml ges NH3Methanol

Loumlsung versetzt Die Reaktionsmischung wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 91

Das Produkt wurde als als weiszliger Feststoff gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 188 g ( 61 )

DC Rf=035 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

867 ( s 1H 2H ) 838 ( d 1H J=34 Hz 8H ) 692 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=75 Hz 1acuteH ) 682 ( d 1H J=34 Hz 9H )

535 ( d 1H J=40 Hz 3acuteOH ) 503 ( t 1H J= 51 Hz 5acuteOH ) 436 (

m 1H 3acuteH ) 386 ( m 1H 4acuteH ) 357 ( m 2H 5acuteH ) 244 ( m 1H

2acuteHβ ) 237 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 225

15222 ( C6 ) 14942 ( C2 ) 14091 ( C5 ) 13441 ( C8 ) 12283 ( C4 )

10290 ( C9 ) 8762 ( C1acute ) 7008 ( C3acute ) 6121 ( C4acute ) 4120 ( C2acute )

3968 ( C5acute )

ESI(+) mz 2708 ( M+H )+

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin 129

OHO

OH

N

N

N

C11H13N3O3 23524 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter H2 durchgefuumlhrt 13 g (48

mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-chloro-9-deaza-purin wurden in 50

ml abs Ethanol geloumlst und mit 10-ige PdH2 versetzt Die Reaktionsmischung

wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

Reaktionsloumlsung durch Celite abgesaugt und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 086 g ( 76 )

DC Rf=024 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

927 ( s 1H 2H )887 ( s 1H 6H ) 810 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 672 (

d 1H J=33 Hz 9H ) 647 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=61 Hz J1acuteH2acuteHα=75 Hz

1acuteH ) 515 ( d 1H J=40 Hz 3acuteOH ) 453 ( t 1H J= 51 Hz 5acuteOH )

386 ( m 1H 3acuteH ) 370 ( m 1H 4acuteH ) 357 ( m 2H 5acuteH ) 240 ( m

1H 2acuteHβ ) 227 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

1494 ( C2 ) 1409 ( C5 ) 1344 ( C8 ) 1228 ( C4 ) 1202 ( C6 )

10 Experimenteller Teil 226

1029 ( C9 ) 876 ( C1acute ) 701 ( C3acute ) 612 ( C4acute ) 412 ( C2acute ) 397 (

C5acute )

MALDI mz 23523 ( M+H )+

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-

purin 130

OTBDPSO

OH

N

N

N

C27H31N3O3Si 47364 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

080 g (34 mmol) 1-(2acute-Desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin wurden

in 20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 10 ml (38 mmol) t-Butyldiphenylsilyl-chlorid wurden innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdamfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch

FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 955 Das Produkt wurde als

gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 122 g ( 76 )

DC Rf=025 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 2H ) 890 ( s 1H 6H ) 807 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 768-

731 ( m 12H HAr ) 669 ( d 1H J=33 Hz 9H ) 660 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=71 Hz J1acuteH2acuteHα=65 Hz 1acuteH ) 548 ( d 1H J=41 Hz 3acuteOH )

432 ( m 1H 3acuteH ) 395 ( m 1H 4acuteH ) 380 ( m 2H 5acuteH ) 285 ( m

1H 2acuteHβ ) 273 ( m 1H 2Hα ) 095 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 4742 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 227

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1507 ( C2 ) 1418 ( C5 ) 1355 ( C8 )1298 ( C4 ) 1375 ( CAr ) 1358

( CAr ) 1356 ( CAr ) 1352 ( CAr )1348 ( C8 ) 1330 ( CAr ) 1322 ( CAr

) 1298 ( CAr ) 1285 ( CAr ) 1282 ( CAr ) 1281 ( CAr ) 1279 ( CAr )

1275 ( CAr ) 1269 ( C2 ) 1112 ( C9 ) 1031 ( C3 ) 957 ( C5 ) 936 (

C7 ) 835 ( C1acute ) 833 ( C4acute ) 653 ( C3acute ) 642 ( C5acute ) 360 ( C2acute )

2573 ( SiC(CH3)3 ) 205 ( SiC(CH3)3 ) 195 (SiC(CH3)3 ) 145

(SiC(CH3)3 )

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-9-deaza-purin 66

OTBDPSO

OMs

N

N

N

C28H33N3O5SSi 55173 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

058 g (12 mmol) 1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-9-deaza-purin wurden in 50 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 19 ml (24 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 5 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und

einmal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 982 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 064 g ( 96 )

DC Rf=035 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 228

902 ( s 1H 2H ) 876 ( s 1H 6H ) 807 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 758-

701 ( m 12H HAr ) 659 ( d 1H J=33 Hz 9H ) 645 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=70 Hz J1acuteH2acuteHα=64 Hz 1acuteH ) 423 ( m 1H 3acuteH ) 386 ( m

1H 4acuteH ) 377 ( m 2H 5acuteH ) 307 ( s 3H SCH3 ) 277 ( m 1H 2acuteHβ )

268 ( m 1H 2Hα ) 085 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 5522 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6095 H 603 N 762

Gefunden C 6076 H 593 N 735

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-9-deaza-purin 67

OHO

N

N

N

C11H11N3O2 21722 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

072 g (13 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-

erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin wurden in 40 ml abs THF geloumlst und mit 484

ml (484 mmol) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte zwei Mal durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 Das Produkt wurde als

gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 026 ( 93 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 4000 MHz DMSO-d6 )

923 ( s 1H 2H ) 886 ( s 1H 6H ) 800 ( d 1H j=33 Hz 8H ) 714 (

m 1H 1acuteH ) 668 ( d 1H J=33 Hz 9H )653 ( m 1H 2acuteH ) 620 ( m

1H 3acuteH ) 494 ( t 1H J=56 Hz 5acuteOH ) 486 ( m 1H 4acuteH )354 ( m

2H 5acuteH )

10 Experimenteller Teil 229

MALDI mz 21853 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6082 H 510 N 1934

Gefunden C 6054 H 525 N 1927

1acute-Desoxy-1acute-( 9-deaza-purindolyl )-β-D-ribofuranose 68

OHO

HO

N

N

N

OH

C11H13N3O4 25124gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

048g (22 mmol) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-9-deaza-purin

wurden mit 080g ( 30 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

30 ml eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 274 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und nochmals 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 10 ml

Wasser versetzt und mehr Mal mit 100 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 024 g ( 36 )

DC Rf=018 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 2H )884 ( s 1H 6H ) 815 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 668 (

d 1H J=33 Hz 9H ) 596 ( d 1H J=63 Hz 1acuteH ) 553 ( s 1H2acuteOH

)532 ( s 1H 3acuteOH ) 525 ( t 1H J= 48 Hz 5acuteOH ) 427 ( m 1H 2acuteH

) 412 ( m 1H 3acuteH ) 398 ( m 1H 4acuteH ) 364 ( m 2H 5acuteH )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 230

15050 ( C2 ) 13988 ( C2 ) 13363 ( C8 ) 12670 ( C5 ) 10822 ( C4 )

10165 ( C9 ) 8987 ( C1acute ) 8564 ( C3acute ) 7448 ( C2acute ) 7018 ( C2acute )

6122 ( C5acute )

ESI(+) mz 2520 ( M+H )+

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(9-deaza-purinolyl) -szlig-D-

ribofuranose 132

ODMTrO

HO

N

N

N

OH

C32H31N3O6 55361gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

030 g (12 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(9-deaza-purinolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 15 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 024 ml ( 18 mmol ) Triethylamin und 049 g ( 145 mmol )

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 48

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

955 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 036 g ( 54 )

DC Rf= 025 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

920 ( s 1H 2H )880 ( s 1H 6H ) 808 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 746-

682 ( m 15H HAr ) 592 ( d 1H J=52 Hz 1acuteH ) 550 ( d 1H J=61

Hz 2acuteOH ) 520 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 434 ( m 1H 2acuteH ) 415 (

10 Experimenteller Teil 231

m 1H 3acuteH ) 406 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 323 ( m 2H

5acuteH)

ESI(+) mz 5544 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 70

ODMTrO

HO

N

N

N

OTBDMS

C38H45N3O6Si66787gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

041 g ( 074 mmol ) 5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 9-deaza-

purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin

geloumlst und mit 151 mg ( 089 mmol ) Silbernitrat und 104 ml ( 104 mmol ) einer 1 M

tert-Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC ( MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc16 )

Das Produkt (slow-Isomer)

Ausbeute 016 g ( 32 )

DC Rf=045 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

921 ( s 1H 2H )878 ( s 1H 6H ) 812 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 747-

681 ( m 13H HAr ) 659 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 595 ( d 1H J=62

Hz 1acuteH ) 511 ( d 1H J=52 Hz 3acuteOH ) 449 ( m 1H 2acuteH ) 411 ( m

10 Experimenteller Teil 232

2H 4acuteH 3acuteH ) 374 ( s 6H OCH3 ) 330 ( m 2H 5acuteH ) 071 ( s 9H

SiC(CH3)3 ) -013 ( s 3H SiCH3 ) -027 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15710 (d J=414 Hz C4 ) 14334 ( DMTr ) 14219 ( DMTr ) 13624 (

DMTr ) 13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -506 ( SiCH3 )

ESI(+) mz 66834 ( M+H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 71

ODMTrO

TBDMSO

N

N

N

OH

C38H45N3O6Si66787gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (9-

deasapurinoyl) -szlig-D-ribofuranose entstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (9-deaza-purinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 015 g ( 32 )

DC Rf=043 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 2H )876 ( s 1H 6H ) 810 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 745-

680 ( m 13H HAr ) 657 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 594 ( d 1H J=62

Hz 1acuteH ) 511 ( d 1H J=52 Hz 3acuteOH ) 448 ( m 1H 2acuteH ) 410 ( m

10 Experimenteller Teil 233

2H 4acuteH 3acuteH ) 373 ( s 6H OCH3 ) 329 ( m 2H 5acuteH ) 070 ( s 9H

SiC(CH3)3 ) -013 ( s 3H SiCH3 ) -025 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15808 (d J=414 Hz C4 ) 14431 ( DMTr ) 14214 ( DMTr ) 13614 (

DMTr ) 13568 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10890 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2608 ( SiC(CH3)3 cedil1832 ( SiC(CH3)3 ) -404 (

SiCH3 ) -510 ( SiCH3 )

ESI(+) mz 66834 ( M+H )-

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 9-

deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 72

ODMTrO

N

N

N

OTBDMSO

PN OCN

C47H62N5O7PSi 86808 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

156 mg (023 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (9-deaza-purinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10

ml abs Acetonitril geloumlst und mit 520microl (39 mmol) sym Collidin und 14 microl (018

mmol) 1-Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf

10 Experimenteller Teil 234

0degC abgekuumlhlt und 78 microl (035 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere)

wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 150 mg ( 73 )

DC Rf=058 050 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

741-653 ( m 36H HAr ) 591 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 462 ( m 2H

3acuteH ) 420 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 351 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 323 ( m 2H 3acuteH ) 262 ( m 4H OCH2 ) 118 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 078 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -022 -024 -046 -

048 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15081 und 14892 ( Verhaumlltnis 1 42 )

ESI(+) mz 86905 ( M+H )+

235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose 74

OBnO

BnO OBn

C26H28O4 40450 gmol

10 Experimenteller Teil 235

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

10 g (24 mmol) 235-Tri-O-benzyl-ribofuranose wurden in 10 ml abs Acetonitril

geloumlst und mit 06 ml (96 mmol) Triethylsilan und 06 ml (48 mmol) BF3OEt2

versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Stunden bei Raumtemperatur unter Argon

geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 10 ml gesaumlttigter

waumlssriger NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde dreimal mit Methylenchlorid

extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und

am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als farbloses Oumll

erhalten

Ausbeute 850 mg (884 )

DC Rf = 049 (CH2Cl2MeOH 991)

1H-NMR [ppm] (270 MHz DMSO-d6)

729 ndash 717 (m 15H Har) 458 ndash 441 (m 6H CH2-benzyl) 409 (m 1H

4H) 389 (m 4H 1H 2H 3H) 350 (m 2H 5H)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

13805 (CAr) 13788 (CAr) 13780 (CAr) 12825 (CAr) 12821 (CAr)

12818 (CAr) 12780 (CAr) 12772 (CAr) 12761 (CAr) 12749 (CAr)

12742 (CAr) 8035 (C4) 7818 (C1) 7642 (C2) 7328 (CH2-benzyl)

7205 (CH2-benzyl) 7166 (CH2-benzyl) 7045 (C3) 6993 (C5)

ESI(+) mz 4222 (M+NH4)+

10 Experimenteller Teil 236

1-Desoxy-D-ribofuranose 75

OHO

HO OH

C5H10O413413 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

39 g (96 mmol) 235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose wurden in 70 ml abs

Ethanol geloumlst und mit 35 ml Cyclohexen und 800 mg Palladiumhydroxid (20) auf

Kohle versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 4 Stunden unter Ruumlckfluss gekocht

Anschlieszligend wurde der Palladium-Katalysator uumlber Celite abfiltriert und das Filtrat

am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt wurde als

farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 123 g (953 )

DC Rf = 022 (CH2Cl2MeOH 91)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

469 (m 2H 2-OH 3-OH) 457 (t J = 57 Hz 1H 5-OH) 396 (m 1H

4H) 383 (m 1H 2H) 374 (q J = 55 Hz 1H 3H) 352 (m 3H 1H 5H)

335 (m 1H 5H)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

8320 (C4) 7199 (C1) 7155 (C2) 7041 (C3) 6176 (C5)

ESI(ndash) mz 1330 (M-H)-

10 Experimenteller Teil 237

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-1-desoxy-D-ribofuranose 76

ODMTrO

HO OH

C26H28O6 43650 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

122 g (91 mmol) 1-Desoxy-D-ribofuranose wurden in 40 ml abs Pyridin geloumlst und

mit 19 ml (19 mmol) Triethylamin und 37 g (109 mmol) 44acute-Dimethoxytriphenyl-

methylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur

unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 3 ml

Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-Loumlsung versetzt Es

wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt

Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte

durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 982 Das Produkt wurde

als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 341 g (859 )

DC Rf = 013 (CH2Cl2MeOH 982)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

742-686 (m 13H HAr) 477 (d J = 45 Hz 1H 2OH) 473 (d J = 62

Hz 1H 3OH) 401 (m 1H 2H) 394 (m 1H 1H) 377 (m 2H 3H 4H)

373 (s 6H OCH3) 360 (dd J = 89 Hz J = 31 Hz 1H 1H) 302 (m

2H 5H)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

10 Experimenteller Teil 238

15802 (DMTr) 14506 (DMTr) 13579 (DMTr) 12970 (DMTr) 12774

(DMTr) 12658 (DMTr) 11314 (DMTr) 8515 (DMTr) 8097 (C4)

7250 (C1) 7224 (C2) 7030 (C3) 6445 (C5) 5501 (OCH3)

ESI(ndash) mz 4352 (M-H)-

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 78

ODMTrO

HO OTBDMS

C32H42O6Si 55076 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

32 g (73 mmol) 5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-1-desoxy-D-ribofuranose

wurden in 60 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und mit 15 g (133

mmol) Silbernitrat und 102 ml (102 mmol) einer 1 M tert-Butyldimethylsilylchlorid-

Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20 Stunden bei

Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Das

entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt

wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

Methylenchlorid als Elutionsmittel Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 243 g (603 )

DC Rf = 043 (CH2Cl2)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

10 Experimenteller Teil 239

740 - 683 (m 13H HAr) 449 (d J = 60 Hz 1H 3OH) 419 (m 1H

2H) 396 (m 1H 1H) 377 (m 2H 3H 4H) 373 (s 6H OCH3) 358

(m 1H 1H) 300 (m 2H 5H) 088 (s 9H SiC(CH3)3) 007 (s 3H

SiCH3) 006 (s 3H SiCH3)

13C-NMR [ppm] (1006 MHz DMSO-d6)

15805 (DMTr) 14509 (DMTr) 13575 (DMTr) 12973 (DMTr) 12778

(DMTr) 12773 (DMTr) 12742 (DMTr) 12651 (DMTr) 11316 (DMTr)

8517 (DMTr) 8092 (C4) 7356 (C1) 7257 (C2) 7024 (C3) 6433

(C5) 5505 (OCH3) 2588 (SiC(CH3)3) 1811 SiC(CH3)3) ndash454

(SiCH3) ndash487 (SiCH3)

ESI(ndash) mz 5494 (M-H)-

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 77

ODMTrO

TBDMSO OH

C32H42O6Si 55076 gmol

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose entstand als Nebenprodukt bei der Darstellung von 5-O-(44acute-

Dimethoxy-triphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-ribofuranose

Ausbeute 11 g (273 )

DC Rf = 064 (CH2Cl2)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

742 - 682 (m 13H HAr) 453 (d J = 47 Hz 1H 2OH) 417 (q J = 44

Hz 1H 2H) 395 (m 1H 1H) 389 (m 1H 3H) 379 (m 1H 4H) 372

10 Experimenteller Teil 240

(s 6H OCH3) 357 (m 1H 1H) 302 (m 2H 5H) 072 (s 9H

SiC(CH3)3) ndash004 (s 3H SiCH3) ndash015 (s 3H SiCH3)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

15807 (DMTr) 14494 (DMTr) 13556 (DMTr) 12968 (DMTr) 12776

(DMTr) 12765 (DMTr) 12661 (DMTr) 11382 (DMTr) 8533 (DMTr)

8142 (C4) 7336 (C1) 7213 (C2) 7177 (C3) 6385 (C5) 5499

(OCH3) 2561 (SiC(CH3)3) 1765 SiC(CH3)3) ndash471 (SiCH3) ndash529

(SiCH3)

ESI(ndash) mz 5493 (M-H)-

3-O-(2-Cyanethoxydiisopropylphosphin)-1-desoxy-5-O-(44acute-dimethoxy-

triphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-D-ribofuranose 79

ODMTrO

OTBDMSO

PCNN

C41H59N2O6PSi 73498 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

200 mg (036 mmol) 5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-

1-desoxy-D-ribofuranose wurden in 11 ml abs Acetonitril geloumlst und mit 480 l (37

mmol) sym Collidin und 15 l (019 mmol) 1-Methylimidazol versetzt Die

Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC abgekuumlhlt und 122 l (054 mmol)

2-Cyanethyl-diisopropylchlorphosphoramidit zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde

15 Minuten bei 0degC und 35 Minuten bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 3 ml gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-Loumlsung

gequencht Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

10 Experimenteller Teil 241

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch pDC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere)

wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 130 mg (478 )

DC Rf = 049 055 (CH2Cl2MeOH 991)

1H-NMR [ppm] (400 MHz CDCl3)

740 ndash 672 (m 34H HAr) 436 430 (q J = 49 Hz J = 53 Hz 2H 2H)

407 (m 2H 1H) 400 (m 4H 3H 4H) 372 371 (s 12H OCH3) 346

(m 6H 1H CH2CN) 328 (m 4H 5H) 253 (m 4H OCH2) 105 (m

12H CH(CH3)2) 085 083 (m 18H SiC(CH3)3) 005 004 002 001

(s 12H SiCH3)

31P-NMR [ppm] (162 MHz CDCl3)

14967 und 14915 (Verhaumlltnis 1 13)

ESI(+) mz 7511 (M+H)+

10 Experimenteller Teil 242

104 Synthesen und Aufreinigung der Oligonukleotides

1041 Eingesetzte Loumlsungen

1041a Hochleistungsfluumlssigkeits-Chromatographie ( HPLC )

Fuumlr RNA-Aufreinigung ( Anionenaustauscher-HPLC )

Puffer A DEPC-Wasser ( pH 80 )

1 ml Diethylpyrocarbonat wurde zu 1000 ml deionisiertem Wasser gegeben und fuumlr

12 Stunden stehen gelassen Die Loumlsung wurde danach mit ges waumlssriger LiOH-

Loumlsung auf pH 80 eingestellt und 60 min bei 121degC autoklaviert

Puffer B 1M LiCl-Loumlsung ( pH 80 )

Es wurden 4239 g LiOH ( 1 mol ) in 1000 ml DEPC-Wasser geloumlst und mit LiOH

oder HCl auf pH 80 eingestellt

1041b UVVIS-Spektroskopie

Phosphatpuffer 100ml des Natriumphosphatpuffers wurden durch Loumlsen von 207 mg

( 0577 mmol ) di-Natriumhydrogenphposphat-Dodecahydrat 66mg ( 0423 mmol )

Natriumhydrogenphosphat und 818 mg ( 140 mmol ) Natriumchlorid in 100 ml

DEPC-Wasser hergestellt Der pH-Wert wurde mit HCl oder NaOH auf pH 70

eingestellt

10 Experimenteller Teil 243

1042 Synthese der Oligonukleotiden

Die RNA-Synthesen wurden im 1micromol Maszligstab an einem Synthesizer der Firma

PerSeptive Biosystems (Modell Expedite 8905) durchgefuumlhrt Die Synthese wird auf

Glaskuumlgelchen mit definierter Porenweite (CPG engl controlled pore glass 500Ǻ

Porengroumlszlige) als fester Phase durchgefuumlhrt Die Standardkupplungszeit von 10 min

fuumlr RNA-Bausteine wurde fuumlr alle modifizierten Nukleotide uumlbernommen Die RNA-

Amiditbausteine wurden in Konzentrationen von 01 M eingesetzt Alle RNA-

Oligonukleotid-Synthesen endeten mit Abspaltung der 5acuteDimethoxytritylgruppe Die

Oligonukleotiden wurden durch Behandlung mit konz AmoniakEthanol 31 (bei

55degC uumlber Nacht) entschuumltzt und vom Traumlger abgespalten Nach Sterilfiltration der

Loumlsung um die Oligonukleotid-Loumlsung vom CPG-Material zu Trennen wurden die

Loumlsungsmittel durch Vakuumzentrifugation in einer SpeedVacR entfernt Zur

Abspaltung der TBDMS-Schutzgruppen wurde der resultierende Feststoff unter

sterilen Bedingungen in Triethylamin-Trihydrofluorid-Loumlsung aufgenommen

(Gasparutto 1992 Westman 1994) Die Suspension wurde 24 Stunden bei

Raumtemperatur stehen gelassen Fuumlr die anschlieszligende Faumlllung des nun

vollstaumlndig entschuumltzten Oligoribonukleotides wurde die Loumlsung mit n-Butanol

versetzt und 30 min bei -80degC gefaumlllt Anschlieszligend wurde bei 12000 rpm fuumlr 30 min

zentrifugiert Nach dieser Zeit wurde der Uumlberstand vorsichtig abdekantiert und das

erhaltene Pellet in 150 microl DEPC-Wasser und 150 microl 1-Methyl-2-pyrrolidinon geloumlst

Die entschuumltzte RNA wurde mittels Anionenaustauscher-HPLC aufgereinigt

105 Aufreinigung und Analytik der Oligonukleotide

1051 Aufreinigung durch Hochdruchfluumlssigkeitschromatographie

Die RNA Oligonukleotide wurden im bdquoTrityl-offldquo-Modus synthetiesirt und mittels

Anionenaustauscher-HPLC aufgereinigt Dazu stand eine HPLC Anlage von JASCO

bestehend aus einer PU-980 Pumpe LG-980-02-Mixer UV-970 Detektor

10 Experimenteller Teil 244

Saumlulenofen und Computer zur Verfuumlgung Als analytische Saumlule wurde eine Dionex

NucleoPacTM PA 100 Saumlule (250x4 mm) mit einer Flussrate von 15 mlmin benutzt

Als praumlparative Saumlule wurde eine Dionex NucleoPacTM PA 100 Saumlule (250x9 mm) mit

einer flussrate von 5 mlmin benutztEs wurden lineare Gradienten (von 0 bis 70

Puffer B in A) verwendet (Puffer A DEPC-Wasser pH 80 Puffer B 1 M LiCl pH 80)

Die Gradienten wurden so gewaumlhlt dass das Oligonukleotid jeweils nach 15-20 min

von der Saumlule eluiert wurde Die UV-Detektion erfolgte bei einer Wallenlaumlnge von 260

nm Nach erfolgter Trennung wurden die Produktfraktionen uumlber Sephadex PD 10

Saumlulen mit G25 Material entsalzt Schlieszliglich wurde die Menge an Oligonukleotid

durch Bestimmung der OD260-Einheiten ermittelt Das Produkt wurde durch MALDI-

Massenspektrometri auf seine Reinheit untersucht

1052 Quantifizierung der Menge an Oligonukleotid

Das Aufgereinigte und entsalzte Oligonukleotid wurde in 10 ml dest Wasser geloumlst

(Wasser mit DEPC behandelt) Es wurden 10 microl entnommen und in einer 10 mm

Quarzkuumlvette mit dest Wasser (Wasser mit DEPC behandelt) auf 1000 microl aufgefuumlllt

Die Extinktion (engl absorbance) oder optische Dichte bei 260 nm wurde gemessen

Der am Geraumlt angezeigte Wert wurde mit dem Verduumlnnungsfaktor (100) multipliziert

Das Ergebnis ist die Ausbeute in OD260-Einheiten Diese laumlsst sich mittels des

molaren Extinktionskoeffizienten in die Konzentration umrechnen

1053 Bestimmung der Extinktionskoeffizienten von Oligonukleotiden

Aus der Summe der bekannten Extinktionskoeffizienten der einzelnen Nukleotide

koumlnnen die molare Extinktionskoeffizienten von Oligonukleotiden abgeschaumltzt

werden Nach Eckstein (Eckstein 1991) gilt naumlherungsweise der folgende

Zusammenhang

10 Experimenteller Teil 245

ε = (88 middot nT + 73 middot nC + 117 middot nG + 154 middot nA) middot 09 [1000 middot cm2 middot mol-1]

n- die Haumlufigkeit der jeweiligen Basen im Oligonukleotid

Eine exaktere Methode zur Bestimmung des molaren Extinktionskoeffizienten

beruumlcksichtigt die Wechselwirkung der Chromophore mit ihren naumlchsten Nachbarn

(Puglisi 1989 Gray 1995) Diese bewirkt dass der Extinktionskoeffizient eines

Dinukleotids nicht der Summe der Einzelnukleotide entspricht Der

Extinktionskoeffizient ergibt sich aus zweimal der Summe aller Oligonukleotide ohne

die beiden endstaumlndigen Nukleotide

(ACGU) = 2 [(AC) + (CG) + (GU) + ] ndash [(C) + (G) + (U) + ]

Baustein RNA Baustein RNA

A 1534 CG 939

C 760 CU 837

G 1216 GA 1292

U 1021 GC 919

AA 1365 GG 1143

AC 1067 GU 1096

AG 1279 UA 1252

AU 1214 UC 890

CA 1067 UG 1040

CC 752 UU 1011

Tabelle 111 Extinktionskoeffizienten fuumlr monomere und dimere Nukleotide bei 260

nm nach Puglisi und Tinoco (1989) sowie Gray et al (1995) Die Werte

gelten fuumlr 25degC pH 70 und eine Ionenstaumlrke von 01

Die Extinktionskoeffizienten der Indol-Nukleoside wurden bestimmt Diese liegen

nahezu beim Wert des C (variieren zwischen 63 bis 653) So wurde in diesen Faumlllen

mit den Werten fuumlr C gerechnet

10 Experimenteller Teil 246

Die Konzentration der Oligonukleotid-Loumlsung folgt aus dem Lambert-Beerschen-

Gesetz

c-die Konzentration in moll

OD260 = ε middot c middot d d- die Schichtdicke der Kuumlvette

OD260-die dimensionslose Extinktion bei 260 nm

106 Aufnahme der UV-Schmelzkurven

Die UV-Schmelzkurven wurden in einem Zweistrahl UV-VIS-Spektralphotometer

Cary 1 der Firma Varian mit Peltier-gesteuertem thermostatisierbarem

Kuumlvettenhalter gemessen Als Puffer diente ein Phosphat-Puffer der

Zusammensetzung 140 mM Natriumchlorid 10 mM Dinatriumhydrogenphosphat und

10 mM Natriumdihydrogenphosphat Die angesetzten Loumlsungen wurden durch

Zugabe der entsprechenden Menge an Salzsaumlure auf den pH-Wert 70 eingestellt

Das verwendete Wasser war mit Diethylpyrocarbonat (DEPC) vorbehandelt Zur

Messung wurde eine Referenzkuumlvette der Schichtdicke 1 cm mit 1 ml des Puffers

gefuumlllt und in den Referenzstrahl gestellt Die Probenkuumlvette gleicher Schichtdicke

wurde mit dem gleichen Puffer befuumlllt und nach Einbringen in den Strahlengang

wurde ein Nullabgleich bei 350 nm durchgefuumlhrt Nun wurde eine Konzentration von

je 2 microM der beiden Straumlnge die den Duplex bilden in die Probenkuumlvette pipettiert

Die notwendigen Konzentrationen wurden nach dem Lambert-Beerschen-Gesetz in

OD260-Einheiten umgerechnet Dazu wurde fuumlr den berechneten

Extinktionskoeffizient des Einzelstranges fuumlr c die gewuumlnschte Konzentration von 2

microM und fuumlr die Schichtdicke d 1 cm eingesetzt Die Oligonukleotide lagen als

Stammloumlsungen in einem bekannten Volumen destilliertem Wasser vor

Vor Beginn der Messung wurden die Kuumlvetten mit Teflon-Deckeln fest verschlossen

um ein Verdampfen des Loumlsungsmittels waumlhrend der Messung zu verhindern Die

Messung begann mit einer Denaturierung Dazu wurden die Kuumlvetten fuumlr 10 min auf

80degC erhitzt und anschlieszligend mit 5degCmin renaturiert (Programm bdquodenatadlldquo) Es

wurde auf die Starttemperatur (0degC bzw 5degC) abgekuumlhlt und die Temperatur fuumlr 10

Minuten gehalten Die nun folgende Aufnahme der Schmelzkurve bei 260 und 274

nm (Nullabgleich bei 350 nm) wurde mit einer Heizrate von 05degCmin durchgefuumlhrt

10 Experimenteller Teil 247

Alle 30 Sekunden wurde ein Datenpunkt registriert (Programm bdquodna2hblkadlldquo) Als

Temperatur wurde die Temperatur des Probenblocks des Spektrometers angegeben

Dies ist ausreichend exakt (Varian 1998) Nach beendeter Messung wurden die

Daten automatisch aufgezeichnet und die Probe auf 20degC abgekuumlhlt Alle

Messungen wurden mindestens als Doppelbestimmungen durchgefuumlhrt Durch die

Messung bei zwei verschiedenen Wellenlaumlngen standen so zumindest vier

Meszligreihen je Duplex zur Verfuumlgung Die Auswertung der Kurven bezuumlglich Tm und

thermodynamischer Daten ergab keine signifikanten Unterschiede als Funktion der

Wellenlaumlnge (260 oder 274 nm) Der Tm wurde sowohl aus α = f(T) Kurven als auch

aus der gefitteten Kurve ermittelt Die Uumlbereinstimmung war gut Fuumlr alle Messungen

unterhalb 20degC wurde die Kuumlvettenkammer mit Stickstoff gespuumllt um Kondensation

der Luftfeuchtigkeit auf den Kuumlvettenoberflaumlchen zu vermeiden

Zur besseren Vergleichbarkeit der Abbildungen der gemessenen Schmelzkurven

wurden die Extinktionswerte normiert Dies geschieht mit Hilfe der folgenden

Rechenvorschrift

ODnormiert = (OD(T) ndash ODA) (ODE ndash ODA)

Dabei sind ODA der Anfangs- und ODE der Endwert der Extinktion

107 CD-Spektroskopie der Oligonukleotide

Die CD-Spektren wurden mit einem JASCO J-710 Spektropolarimeter aufgenommen

das mit einem thermostatisierten (Neslab RTE-100) Kuumlvettenhalter ausgeruumlstet war

Dazu wurden die gleichen Proben die zuvor in der UV-Spektroskopie untersucht

worden waren eingesetzt Als Auswerte-Software stand das Programm Standard

Analysis Version 133 (1995) von JASCO zur Verfuumlgung Zur Messung der

wellenlaumlngenabhaumlngigen Spektren wurden jeweils fuumlnf Spektren im Bereich von 350

nm bis 200 nm akkumuliert Folgende Geraumlteeinstellungen wurden verwendet

resolution 02 nm scan speed 50 nmmin response 1 sec und band width 10 nm

Von den so aufgenommenen Spektren wurde immer das bei gleicher Temperatur

registrierte Spektrum des Puffers subtrahiert Anschlieszligend wurden die erhaltenen

Kurven per Software geglaumlttet (Befehl noise reduction)

10 Experimenteller Teil 248

108 Bestimmung der Verteilungskoeffizienten

Zur Bestimmung der Verteilungskoeffizienten wurden die Nukleoside in Wasser

geloumlst so daszlig eine Extinktion der Loumlsungen zwischen 08 und 12 erreicht wurde

Von diesen Loumlsungen wurden jeweils 2 ml mit dem gleichen Volumen 1-Octanol

versetzt und fuumlr 10 min intensiv durchmischt Anschlieszligend wurden die Proben fuumlr

10 min bei 10 000 rpm zentrifugiert und die zwei Phasen getrennt Es wurden die

Extinktionen der waumlszligrigen und der Octanol Phasen am UV-Spektrometer gemessen

Die Verteilungskoeffizienten log P wurden nach folgende Gleichung berechnet

log P = E Octanol E Wasser

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12 Anhang 259

12 Anhang

Teil A Kristallstrukturen

A1 Fluorierte Indolribonukleoside

A2 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Teil B Ausgewaumlhlte Spektren

Teil C Abkuumlrzungverzeichnis

12 Anhang 260

Teil A Kristallstrukturen

A1 Fluorierte Indolribonukleoside

Alle erhaltene Datei befinden sich unter

httpcisti-incistnrc-cnrcgccairmunpub_eshtml CCDC numbers 631201 631202

631203 631204 und 631205

A2 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Krystalldata 7NP DISCUSSION OF THE STRUCTURE

===========================

The structure contains two independent molecules The conformations of both

molecules are very similarThe five-membered furanose ring approximately

has a C2-endo envelope conformation for both molecules The purine groups

are essentially planar (mean deviation from plane0008 and 0009 A

respectively They adopt an anti orientation about the glycosyl bond with

torsion angles O4-C1-N1-C10 = -59(1) and C2-C1-N1-C10 =1756(8) for

molecule 1 and O8-C11-N5-C20 = -612(9) and C12-C11-N5-C20 =-1799(8) deg

for molecule 2 The orientation about the exocyclic C4-C5 bond

+sc(gauchegauche) for both molecules The molecules are connected by

intermolecular O-HO and O-HN hydrogen bonds to a three-dimensional

network The crystal packing also shows two intermolecular C-HN contacts

with HN distances of 238 and 240 A and four intermolecular C-HO

interactions with HO distances between 244 and 259 A The purine

groups stack along the a-direction The distance between the purine planes

is about 340 A

Tabelle 1 hydrogen bonds

--------------

O - H A O-H HA OA O-H-A symmetry

[A] [A] [A] [deg]

O2 - H2B O5 084 209 2874(8) 156 x+1 y z

O3 - H3B O4 084 196 2788(7) 169 2-x y-12 12-z

O5 - H5C N6 084 199 2748(8) 149 x y z

O6 - H6B O9 084 202 2815(7) 158 x-1 y z

O7 - H7A N3 084 218 3005(8) 166 x-12 32-y 1-z

O9 - H9B N2 084 200 2801(8) 160 x y z

12 Anhang 261

Empirical formula C10 H12 N4 O4

Formula weight 25224

Temperature 161(2) K

Wavelength 071073 A

Crystal system space group Orthorhombic P 212121

Unit cell dimensions a = 69512(14) A alpha = 90 deg

b = 7767(3) A beta = 90 deg

c = 38036(7) A gamma = 90 deg

Volume 20535(9) A^3

Z Calculated density 8 1632 Mgm^3a

Absorption coefficient 0129 mm^-1

F(000) 1056

Crystal size 055 x 015 x 008 mm

Theta range for data collection 107 to 2499 deg

Limiting indices -8lt=hlt=8 -9lt=klt=9 -44lt=llt=44

Reflections collected unique 16633 2134 [R(int) = 01451]

Completeness to theta = 2499 999

Absorption correction None

Refinement method Full-matrix least-squares on F^2

Data restraints parameters 2134 0 331

Goodness-of-fit on F^2 1272

Final R indices [Igt2sigma(I)] R1 = 00900 wR2 = 01553

R indices (all data) R1 = 01158 wR2 = 01667

Largest diff peak and hole 0411 and -0366 eA^-3

Table 2 Atomic coordinates ( x 10^5) and equivalent isotropic

displacement parameters (A^2 x 10^4) for jelena10

U(eq) is defined as one third of the trace of the orthogonalized

Uij tensor

________________________________________________________________

x y z U(eq)

________________________________________________________________

O(5) 47530(80) 42810(70) 28698(13) 187(13)

O(3) 105240(70) 49570(70) 24299(14) 180(13)

N(3) 79590(100) 94920(90) 41793(16) 200(16)

O(2) 109200(80) 35570(70) 31114(13) 176(13)

O(4) 77510(80) 70670(60) 28694(12) 144(12)

12 Anhang 262

N(1) 88390(100) 67970(80) 34539(17) 169(15)

N(2) 82340(100) 64770(90) 40315(16) 191(16)

C(6) 85780(110) 56820(110) 37250(20) 204(19)

C(2) 92260(110) 44140(100) 30060(19) 143(17)

N(4) 84050(100) 114130(80) 36907(17) 179(16)

C(10) 86340(110) 84430(100) 35971(19) 139(18)

C(9) 87170(110) 100940(100) 34660(20) 190(19)

C(4) 73440(120) 58900(100) 25779(19) 188(19)

C(3) 87920(110) 44570(100) 26142(19) 129(17)

C(8) 80270(120) 110400(110) 40250(20) 198(19)

C(5) 52530(110) 53490(100) 25840(20) 157(18)

C(7) 82350(110) 81860(100) 39520(19) 132(17)

C(1) 92500(120) 63670(100) 30850(18) 170(18)

O(6) 12100(80) 32560(70) 44373(13) 180(13)

O(8) 44200(80) 68180(70) 46209(13) 196(13)

O(9) 74450(70) 43170(70) 46032(12) 153(12)

O(7) 15760(70) 48140(80) 50857(13) 207(13)

N(5) 32400(90) 63910(80) 40533(15) 122(14)

N(7) 38740(100) 90160(90) 33115(17) 214(16)

N(6) 38620(100) 59850(90) 34817(16) 194(16)

C(19) 31840(120) 97000(110) 40220(20) 211(19)

N(8) 33690(100) 109810(90) 37921(17) 235(17)

C(16) 35620(110) 52730(100) 37900(20) 184(19)

C(12) 28870(120) 41560(100) 45267(19) 154(17)

C(17) 36940(110) 77340(100) 35476(19) 117(17)

C(20) 33210(120) 80380(110) 39023(19) 168(19)

C(15) 69160(120) 52090(110) 49210(20) 198(19)

C(14) 48160(120) 57490(90) 49275(19) 142(17)

C(11) 29010(110) 60490(90) 44321(18) 126(17)

C(18) 36830(120) 105450(110) 34540(20) 240(20)

C(13) 33310(110) 43200(100) 49226(19) 155(17)

________________________________________________________________

Table 3 Bond lengths [A] and angles [deg] for jelena10

_____________________________________________________________

O(5)-C(5) 1412(9)

O(3)-C(3) 1446(9)

N(3)-C(8) 1339(11)

N(3)-C(7) 1347(10)

O(2)-C(2) 1411(9)

O(4)-C(1) 1433(9)

O(4)-C(4) 1465(9)

N(1)-C(6) 1360(10)

N(1)-C(10) 1397(10)

N(1)-C(1) 1470(9)

N(2)-C(6) 1340(10)

N(2)-C(7) 1362(11)

C(2)-C(3) 1521(10)

C(2)-C(1) 1547(11)

N(4)-C(8) 1329(10)

N(4)-C(9) 1352(10)

C(10)-C(9) 1377(11)

C(10)-C(7) 1393(10)

C(4)-C(3) 1507(11)

C(4)-C(5) 1513(11)

O(6)-C(12) 1401(10)

O(8)-C(11) 1410(9)

O(8)-C(14) 1458(9)

O(9)-C(15) 1440(9)

O(7)-C(13) 1421(9)

N(5)-C(16) 1343(10)

N(5)-C(20) 1403(10)

N(5)-C(11) 1484(9)

12 Anhang 263

N(7)-C(18) 1311(11)

N(7)-C(17) 1347(10)

N(6)-C(16) 1315(10)

N(6)-C(17) 1386(10)

C(19)-N(8) 1330(11)

C(19)-C(20) 1371(12)

N(8)-C(18) 1348(11)

C(12)-C(11) 1513(11)

C(12)-C(13) 1542(10)

C(17)-C(20) 1394(10)

C(15)-C(14) 1518(11)

C(14)-C(13) 1516(11)

C(8)-N(3)-C(7) 1129(6)

C(1)-O(4)-C(4) 1097(5)

C(6)-N(1)-C(10) 1059(6)

C(6)-N(1)-C(1) 1273(7)

C(10)-N(1)-C(1) 1269(6)

C(6)-N(2)-C(7) 1048(6)

N(2)-C(6)-N(1) 1130(8)

O(2)-C(2)-C(3) 1170(6)

O(2)-C(2)-C(1) 1135(7)

C(3)-C(2)-C(1) 998(6)

C(8)-N(4)-C(9) 1181(7)

C(9)-C(10)-C(7) 1195(7)

C(9)-C(10)-N(1) 1350(7)

C(7)-C(10)-N(1) 1055(7)

N(4)-C(9)-C(10) 1180(7)

O(4)-C(4)-C(3) 1052(6)

O(4)-C(4)-C(5) 1104(6)

C(3)-C(4)-C(5) 1158(6)

O(3)-C(3)-C(4) 1083(6)

O(3)-C(3)-C(2) 1084(6)

C(4)-C(3)-C(2) 1038(6)

N(4)-C(8)-N(3) 1285(7)

O(5)-C(5)-C(4) 1142(6)

N(3)-C(7)-N(2) 1263(7)

N(3)-C(7)-C(10) 1229(7)

N(2)-C(7)-C(10) 1108(7)

O(4)-C(1)-N(1) 1086(6)

O(4)-C(1)-C(2) 1047(6)

N(1)-C(1)-C(2) 1140(6)

C(11)-O(8)-C(14) 1079(6)

C(16)-N(5)-C(20) 1061(6)

C(16)-N(5)-C(11) 1293(6)

C(20)-N(5)-C(11) 1245(6)

C(18)-N(7)-C(17) 1126(7)

C(16)-N(6)-C(17) 1037(6)

N(8)-C(19)-C(20) 1186(7)

C(19)-N(8)-C(18) 1171(7)

N(6)-C(16)-N(5) 1148(7)

O(6)-C(12)-C(11) 1156(7)

O(6)-C(12)-C(13) 1164(6)

C(11)-C(12)-C(13) 987(6)

N(7)-C(17)-N(6) 1266(7)

N(7)-C(17)-C(20) 1225(7)

N(6)-C(17)-C(20) 1109(7)

C(19)-C(20)-C(17) 1196(7)

C(19)-C(20)-N(5) 1360(7)

C(17)-C(20)-N(5) 1044(7)

O(9)-C(15)-C(14) 1131(6)

O(8)-C(14)-C(13) 1062(6)

O(8)-C(14)-C(15) 1090(6)

12 Anhang 264

C(13)-C(14)-C(15) 1169(6)

O(8)-C(11)-N(5) 1075(6)

O(8)-C(11)-C(12) 1072(6)

N(5)-C(11)-C(12) 1139(6)

N(7)-C(18)-N(8) 1296(8)

O(7)-C(13)-C(14) 1125(6)

O(7)-C(13)-C(12) 1061(6)

C(14)-C(13)-C(12) 1020(6)

_____________________________________________________________

Symmetry transformations used to generate equivalent atoms

Table 4 Anisotropic displacement parameters (A^2 x 10^4) for jelena10

The anisotropic displacement factor exponent takes the form

-2 pi^2 [ h^2 a^2 U11 + + 2 h k a b U12 ]

_______________________________________________________________________

U11 U22 U33 U23 U13 U12

_______________________________________________________________________

O(5) 180(30) 230(30) 150(30) 0(20) 10(20) 0(30)

O(3) 170(30) 190(30) 180(30) -20(30) 70(20) 20(30)

N(3) 170(40) 230(40) 210(40) 0(30) 0(30) -10(30)

O(2) 120(30) 210(30) 200(30) 70(20) -30(20) 80(30)

O(4) 200(30) 140(30) 90(30) 0(20) 20(20) 20(30)

N(1) 210(40) 70(30) 220(30) 10(30) 70(30) -20(30)

N(2) 280(40) 210(40) 90(30) -20(30) 10(30) -20(30)

C(6) 90(40) 220(40) 300(50) 80(40) 20(40) 0(40)

C(2) 40(40) 200(40) 190(40) 0(30) 40(30) -20(40)

N(4) 210(40) 110(30) 220(40) -30(30) 20(30) 50(30)

C(10) 50(40) 200(40) 160(40) 10(30) 20(30) 120(40)

C(9) 180(40) 230(50) 160(40) 10(40) 120(40) 70(40)

C(4) 330(50) 180(40) 60(40) 0(30) 30(40) -40(40)

C(3) 130(40) 90(40) 170(40) -30(30) 80(30) -40(30)

C(8) 170(50) 220(50) 200(40) -170(40) 70(40) -70(40)

C(5) 200(40) 60(40) 210(40) -50(30) 60(40) 30(40)

C(7) 60(40) 140(40) 200(40) -40(30) -50(30) -80(40)

C(1) 230(50) 260(40) 20(30) -50(30) 50(30) 20(40)

O(6) 170(30) 180(30) 200(30) -60(20) 60(20) -60(30)

O(8) 250(30) 190(30) 150(30) -50(20) -40(20) -20(30)

O(9) 150(30) 210(30) 100(30) 30(20) 10(20) 0(30)

O(7) 120(30) 340(30) 160(30) -10(30) 30(20) 30(30)

N(5) 150(40) 50(30) 170(30) 10(30) 0(30) 40(30)

N(7) 160(40) 280(40) 200(30) 10(30) 50(30) 40(30)

N(6) 240(40) 230(40) 110(30) 10(30) 20(30) -120(30)

C(19) 230(50) 290(50) 110(40) -80(40) -40(40) -30(40)

N(8) 290(40) 220(40) 200(40) 20(30) 10(30) -20(40)

C(16) 160(40) 110(40) 280(40) -20(40) 0(40) -40(40)

C(12) 150(40) 170(40) 150(40) -10(30) 50(30) 50(40)

C(17) 90(40) 170(40) 100(40) 0(30) 20(30) 60(30)

C(20) 170(50) 240(50) 100(40) 50(30) -40(30) 0(40)

C(15) 190(40) 210(40) 190(40) 40(40) 10(40) -130(40)

C(14) 280(50) 70(40) 70(40) -20(30) -30(30) 100(40)

C(11) 170(40) 120(40) 90(40) -90(30) 40(30) 70(40)

C(18) 250(50) 220(50) 250(50) 90(40) -20(40) 40(40)

C(13) 130(40) 160(40) 170(40) 120(30) -60(30) 60(40)

___________________________________________________________________ Table 5 Hydrogen coordinates ( x 10^4) and isotropic

displacement parameters (A^2 x 10^3) for jelena10

12 Anhang 265

________________________________________________________________

x y z U(eq)

________________________________________________________________

H(5C) 4943 4813 3059 22

H(3B) 11121 4071 2365 27

H(2B) 11851 3911 2991 26

H(6A) 8635 4466 3700 24

H(2A) 8107 3883 3131 17

H(9A) 8984 10300 3225 23

H(4A) 7599 6509 2352 23

H(3A) 8274 3333 2528 15

H(8A) 7773 11997 4173 24

H(5A) 4441 6395 2591 19

H(5B) 4959 4732 2362 19

H(1A) 10517 6868 3014 20

H(6B) 249 3771 4520 27

H(9B) 7381 4999 4432 18

H(7A) 1792 5115 5294 31

H(19A) 2962 9931 4264 25

H(16A) 3573 4062 3825 22

H(12A) 4006 3588 4409 19

H(15A) 7732 6246 4945 24

H(15B) 7174 4452 5125 24

H(14A) 4599 6461 5143 17

H(11A) 1655 6584 4505 15

H(18A) 3780 11485 3295 29

H(13A) 3849 3223 5023 19

________________________________________________________________ Table 6 Torsion angles [deg] for jelena10

________________________________________________________________

C(7)-N(2)-C(6)-N(1) 12(9)

C(10)-N(1)-C(6)-N(2) -04(9)

C(1)-N(1)-C(6)-N(2) 1797(7)

C(6)-N(1)-C(10)-C(9) -1796(10)

C(1)-N(1)-C(10)-C(9) 03(15)

C(6)-N(1)-C(10)-C(7) -06(8)

C(1)-N(1)-C(10)-C(7) 1793(7)

C(8)-N(4)-C(9)-C(10) -03(12)

C(7)-C(10)-C(9)-N(4) 01(12)

N(1)-C(10)-C(9)-N(4) 1789(9)

C(1)-O(4)-C(4)-C(3) -36(7)

C(1)-O(4)-C(4)-C(5) 1220(7)

O(4)-C(4)-C(3)-O(3) -873(7)

C(5)-C(4)-C(3)-O(3) 1506(6)

O(4)-C(4)-C(3)-C(2) 278(7)

C(5)-C(4)-C(3)-C(2) -944(7)

O(2)-C(2)-C(3)-O(3) -472(8)

C(1)-C(2)-C(3)-O(3) 756(7)

O(2)-C(2)-C(3)-C(4) -1622(6)

C(1)-C(2)-C(3)-C(4) -393(8)

C(9)-N(4)-C(8)-N(3) 21(13)

C(7)-N(3)-C(8)-N(4) -31(12)

O(4)-C(4)-C(5)-O(5) -686(8)

C(3)-C(4)-C(5)-O(5) 508(9)

C(8)-N(3)-C(7)-N(2) -1796(8)

C(8)-N(3)-C(7)-C(10) 27(11)

12 Anhang 266

C(6)-N(2)-C(7)-N(3) -1796(7)

C(6)-N(2)-C(7)-C(10) -16(9)

C(9)-C(10)-C(7)-N(3) -14(12)

N(1)-C(10)-C(7)-N(3) 1795(7)

C(9)-C(10)-C(7)-N(2) -1794(7)

N(1)-C(10)-C(7)-N(2) 14(9)

C(4)-O(4)-C(1)-N(1) -1437(6)

C(4)-O(4)-C(1)-C(2) -216(8)

C(6)-N(1)-C(1)-O(4) 1208(8)

C(10)-N(1)-C(1)-O(4) -591(10)

C(6)-N(1)-C(1)-C(2) 46(12)

C(10)-N(1)-C(1)-C(2) -1753(7)

O(2)-C(2)-C(1)-O(4) 1628(5)

C(3)-C(2)-C(1)-O(4) 375(7)

O(2)-C(2)-C(1)-N(1) -788(9)

C(3)-C(2)-C(1)-N(1) 1559(6)

C(20)-C(19)-N(8)-C(18) 00(12)

C(17)-N(6)-C(16)-N(5) -09(9)

C(20)-N(5)-C(16)-N(6) 04(9)

C(11)-N(5)-C(16)-N(6) -1783(7)

C(18)-N(7)-C(17)-N(6) -1785(8)

C(18)-N(7)-C(17)-C(20) 07(11)

C(16)-N(6)-C(17)-N(7) -1797(8)

C(16)-N(6)-C(17)-C(20) 10(9)

N(8)-C(19)-C(20)-C(17) 15(13)

N(8)-C(19)-C(20)-N(5) 1790(9)

N(7)-C(17)-C(20)-C(19) -19(13)

N(6)-C(17)-C(20)-C(19) 1774(8)

N(7)-C(17)-C(20)-N(5) 1799(7)

N(6)-C(17)-C(20)-N(5) -08(9)

C(16)-N(5)-C(20)-C(19) -1775(10)

C(11)-N(5)-C(20)-C(19) 13(15)

C(16)-N(5)-C(20)-C(17) 02(8)

C(11)-N(5)-C(20)-C(17) 1790(7)

C(11)-O(8)-C(14)-C(13) -34(7)

C(11)-O(8)-C(14)-C(15) 1233(6)

O(9)-C(15)-C(14)-O(8) -568(8)

O(9)-C(15)-C(14)-C(13) 635(9)

C(14)-O(8)-C(11)-N(5) -1464(6)

C(14)-O(8)-C(11)-C(12) -236(7)

C(16)-N(5)-C(11)-O(8) 1172(8)

C(20)-N(5)-C(11)-O(8) -612(9)

C(16)-N(5)-C(11)-C(12) -13(12)

C(20)-N(5)-C(11)-C(12) -1798(7)

O(6)-C(12)-C(11)-O(8) 1646(6)

C(13)-C(12)-C(11)-O(8) 397(7)

O(6)-C(12)-C(11)-N(5) -767(9)

C(13)-C(12)-C(11)-N(5) 1584(6)

C(17)-N(7)-C(18)-N(8) 10(13)

C(19)-N(8)-C(18)-N(7) -14(14)

O(8)-C(14)-C(13)-O(7) -853(7)

C(15)-C(14)-C(13)-O(7) 1530(6)

O(8)-C(14)-C(13)-C(12) 279(7)

C(15)-C(14)-C(13)-C(12) -938(7)

O(6)-C(12)-C(13)-O(7) -462(8)

C(11)-C(12)-C(13)-O(7) 782(7)

O(6)-C(12)-C(13)-C(14) -1640(6)

C(11)-C(12)-C(13)-C(14) -397(7)

________________________________________________________________

Symmetry transformations used to generate equivalent atoms

12 Anhang 267

12 Anhang 268

Teil B Ausgewaumlhlte Spektren

B1 1H-NMR Spektrum von 3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

B2 1H-NMR Spektrum von 3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

B3 1H-NMR Spektrum von6-Chloro-9-deaza-purin 32

B4 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 38

B5 1HMBC-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose

48

B6 1H-NMR Spektrum von 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

B7 COSY-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

49

B8 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-

difluorindol 38

12 Anhang 269

B1 1H-NMR Spektrum von 3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

0011

2233

4455

6677

8899

10

10

11

11

H NE

tOO

C

H2N

3-A

min

o-2

-eth

ox

yp

yrr

ole

12

3

4

5

1N

H5

H4

HN

H2

CH

2

H2O

DM

SO

CH

3

12 Anhang 270

B2 1H-NMR Spektrum von 3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

1122

3344

5566

7788

991

01

01

11

11

21

2

NH

N

H NO

35

-Dih

ydro

-pyrr

olo

[32

-d]p

yrim

idin

-4-o

ne

1

2 34

567

8

9

DM

SO

9N

H3

NH

2H

8H

7H

H2O

12 Anhang 271

B3 1H-NMR Spektrum von6-Chloro-9-deaza-purin 32

-2-200

2244

6688

10

10

12

12

14

14

16

16

N

N

N H

Cl

12 Anhang 272

B4 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 38

15

15

20

20

25

25

30

30

35

35

40

40

45

45

50

50

55

55

60

60

65

65

70

70

75

75

80

80

OO

O

O

O

H3C

O

H3C

O

F

N

12 Anhang 273

B5 1HMBC-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose

48

12 Anhang 274

B6 1H-NMR Spektrum von 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

12 Anhang 275

B7 COSY-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

49

12 Anhang 276

B8 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-

difluorindol 38

12 Anhang 277

Teil C Abkuumlrzungsverzeichnis

A

a Akzeptor

Bruchteil der Oligonukleotide im geordneten Zustand

Aring Aringngstroumlm

Abk Abkuumlrzung

abs absolut

Ac Acetyl

ar aromatisch

aw Wasseraktivitaumlt

B

bo Ordinatenschnittpunkt der oberen Basislinie von Oligonucleotid

Schmelzkurven

bu Ordinatenschnittpunkt der unteren Basislinie von Oligonucleotid

Schmelzkurven

Bn Benzyl

br breit

BSA Bis-(trimethylilyl)-acetamid

Bu Butyl

Bz Benzoyl

C

C Celsius

C Cytosin Cytidin

c Konzentration

ca circa

CD Circular Dichroismus

COSY korrelierte Spektroskopie (engl correlated spectroscopy)

CPG controlled pore glass (engl)

CSD Cambridge Structural Database

ct totale Strangkonzentration

12 Anhang 278

D

Chemische Verschiebung

d Dichte

d Dublett

d Schichtdicke

d Netzebenenabstand

d Donor

D Dimensional

DC Duumlnnschichtchromatographie

dd Dublett von Dublett

ddA Didesoxyadenosin

DEPC Diethylpyrocarbonat

G0 Freie Standardreaktionsenthalpie

H0 Standardreaktionsenthalpie

DIPEA Diisopropylethylamin

DMF NN-Dimethylformamid

DMSO Dimethylsulfoxid

DMSO-d6 Dimethylsulfoxid sechsfach deuteriert

DMTr Dimethoxytriphenylmethyl Dimethoxytrityl

DNA Desoxyribonukleinsaumlure

S0 Reaktionsentropie

dt Dublett von Triplett

Du Duplex

E

ε Extinktion (engl absorbance)

E envelope

El Elementar

engl englisch

eq Equivalente

ESI(-) Elektrospray-Ionisation im negativen Modus

ESI(+) Elektrospray-Ionisation im positiven Modus

Et Ethyl

12 Anhang 279

F

f Funktion

2FA 2-Fluoradenosin

FC Flash-Chromatographie

FT Fourier Transformation

G

G Guanin Guanosin

Γ Hydratation

g gasfoumlrmig

g Gramm

ges gesaumlttigt(e)

H

h Stunde(n)

HIV Human immunodefiency virus

HPLC Hochleistungsfluumlssigkeitschromatographie (engl high performance

liquid chromatography)

Hz Hertz

I

iPr Isopropyl

IR Infrarot

J

J Kupplungkonstante in der NMR-Spectroscopie

K

K Gleichgewichtskonstante

K Kelvin

Kap Kapitel

katal katalytisch

kcal Kilokalorien

12 Anhang 280

KDiss Dissoziationskonstante

konz konzentriert

krist kristallin

L

Wellenlaumlnge

max Wellenlaumlnge des Absorptionsmaximums

LDA Lithiumdiisopropylamin

log P Verteilungskoeffizient

Lsg Loumlsung

M

M molar

m Masse

m Multiplett

mo Steigung der oberen Basislinie von Oligonukleotid Schmelzkurven

mu Steigung der unteren Basislinie von Oligonukleotid Schmelzkurven

MALDI Matrix unterstuumltzte Laser DesorptionIonisation (engl matrix assisted

laser desorptionionization)

max maximal

Me Methyl

mg Milligramm

mGrad Milligrad

MHz Megahertz

min Minute(n)

ml Milliliter

microM Mikrometer

mm Millimeter

mM millimolar

mmol Millimol

MMTr Monomethoxytriphenylmethyl Monomethoxytrityl

mRNA Boten-Ribonukleinsaumlure

MS Massenspektrometrie

microV Mikrovolt

12 Anhang 281

N

nm Nanometer

NMR Kernmagnetische Resonanz (engl Nuclear Magnetic Resonance)

NPE Nitrophenylethyl

Nr Nummer

O

o ortho

OD260 Optische Dichte bei 260 nm Extinktion bei 260 nm

ODo Optische Dichte (Extinktion) der oberen Basislinie von Oligonukleotid

Schmelzkurven

ODu Optische Dichte (Extinktion) der unteren Basislinie von Oligonukleotid

Schmelzkurven

ODN Oligodesoxynukleotid

P

t Pseudotriplett

p para

pa pro analysi

pDC praumlparative Duumlnnschichtchromatographie

pm picometer

ppm parts per million

Q

q Quartett

R

R universelle Gaskonstante

r Radius

r ribo

r2 Guumltefaktor der linearen Regression

Rf Retentionsfaktor

RNA Ribonukleinsaumlure

12 Anhang 282

ROE Rotating Frame Nuclear Overhauser Effect

ROESY Rotating Frame Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy (engl)

RP Umkehrphase (engl reversed phase)

rRNA ribosomale Ribonucleinsaumlure

RT Raumtemperatur

S

s Singulett

s Sekunde(n)

S Strang

Sdp Siedepunkt

T

Elliptizitaumlt

[] spezifische Elliptizitaumlt

[M] molare Elliptizitaumlt

T Thymin Thymidin

T Temperatur

t Triplett

TBDMS tert Butyldimethylsilyl

TBAF Tetrabutylammoniumfluorid

TEA Triethylamin

techn technisch

tert tertiaumlr

Tf Trifluormethylsulfonat Triflat

THF Tetrahydrofuran

Tm Schmelztemperatur (engl melting temperature)

TMS Trimethylsilyl

TMSTf Trimethylsilyltrifluormethansulfonat Trimethylsilyltriflat

Tr Triphenylmethyl Trityl

tRNA transfer Ribonucleinsaumlure

12 Anhang 283

U

U Uracil Uridin

UV Ultraviolett

V

V Volumen

VIS sichtbar (engl visible)

W

waumlszligr waumlszligrig

Z

z Ladung

Publikationen und Poster

a Publikationen

[1] Božilović J Nikolaus N Engels JW ldquoMicrowave-assisted Vorbruumlggen

Ribosylation reactionrdquo Nucleosides Nucleotides amp Nucleic Acids 2007 26 889-892

[2] Božilović J Engels JW ldquoSynthesis of Fluorinated Indoles as RNA Analoguesrdquo

Nucleosides Nucleotides amp Nucleic Acids 2007 26 869-871

[3] Božilović J Bats J W and Engels J W ldquoSynthesis and Structure of

Fluoroindole Nucleosidesrdquo Can J Chem 2007 85 (4) 283-292

[4] Božilović J Bats J W Engels J W bdquoSynthesis and Crystal Structures of

Fluorinated Indoles as RNA Analoguesrdquo Collection Symposium Series 2005 7 385-

386

[5] J Božilović J W Bats A N Koller H Gohlke ldquoFluorinated Indoles 7-N- and 9-

Deaza-Purine as RNA Base Analoguesrdquo in preparation

b Poster

[1] Božilović J Koller A Gohlke H Engels J W bdquoSynthesis and Proporties of

Fluoroindoles and 7-N-purine as RNA Substitutesldquo International Symposium ldquoRNA-

Ligand-Interactionsrdquo 27-29092007 Frankfurt am Main

[2] Božilović J Bats J W Koller A Gohlke H Engels J W bdquoSynthesis and

Proporties of Fluoroindoles and 7-N-purine as RNA Substitutesldquo 2nd Sciences

European Conference on Chemisry for life 04-082007 Wroclaw Poland

[3] Božilović J Koller A Gohlke H Engels J W ldquoThe Influence of

Fluoroindoles Fluorobenzimidazoles and 7-N-Purine on Base Pairing in RNA

Oligonucleotidesrdquo International Roundtable on Nucleosides Nucleotides and Nucleic

Acids 03-072006 Bern Schwitzerland

[4] Božilović J Bats J W Engels ldquoFluorinated Indoles as Novel RNA Analoguesldquo

First European Conference on Chemisry for life Sciences 04-082005 Rimini Italy

[5] Božilović J Bats J W Engels ldquoSynthesis and Crystal Structures of Fluorinated

Indoles as RNA Analoguesrdquo XIII Symposium on the Chemistry of Nucleic Acid

Components 03-08092005 Spindleruv Mlŷn Tschechische Republik

Curriculum vitae

Jelena Božilović

20 Juli 1972 in Niš Serbien

Schule

1979 ndash 1987 Grundschule in Grdelica Serbien

1987 ndash 1991 Medizinische Schule Abteil Pharmazie in Leskovac

12061991 Abitur

Studium

1993-1998 Chemiestudium Universitaumlt in Niš

10111998 Diplom Note 10 (ausgezeichnet)

Thema der Diplomarbeit bdquoIntermolekulare Umlagerungen

in Bicyklische Kohlenhydrateldquo

Arbeitserfahrung

01121998-31102003 Taumltigkeit in der Apotheke als PTA

Seit Jan2004 Anfertigung der Dissertation am Institut fuumlr Organische

Chemie der Johann Wolfgang Goethe-Universitaumlt

Frankfurt am Main in der Arbeitsgruppe von Prof Dr JW

Engels

Eidesstattliche Erklaumlrung

Hiermit erklaumlre ich an Eides statt dass ich die vorliegende Doktorarbeit selbststaumlndig

und nur unter Zuhilfenahme der genannten Literatur und der angegebenen Hilfsmittel

angefertigt habe

Frankfurt am Main 0304 2008

___________________________

Jelena Božilović

Page 2: Synthese und Einfluss von fluorierten Indolen-, 7-N Purin ...Röntgenbeugungs-Untersuchungen an DNA-Fasern ließen eindeutig auf eine Helixstruktur schließen. Diese sollte aus zwei

Die Endlosigkeit des wissenschaftlichen

Ringens sorgt unablaumlssig dafuumlr dass dem

forschenden Menschengeist seine beiden

edelsten Antriebe erhalten bleiben und immer

wieder von neuem angefacht werden Die

Begeisterung und die Ehrfurcht

Max Planck

Die vorliegende Arbeit wurde am Institut fuumlr Organische Chemie der Johann Wolfgang

Goethe-Universitaumlt in Frankfurt am Main unter Leitung von Herrn Prof Dr J W Engels

in der Zeit von Januar 2004 bis November 2007 angefertigt

Herrn Prof Dr J W Engels danke ich fuumlr die Aufnahme in seinen Arbeitskreis die

interessante Themenstellung die sehr guten experimentellen Bedingungen und die

gewaumlhrte akademische Freiheit Durch seine Kenntnisse und Erfahrungen sowie die

stetige Bereitschaft zu anregenden Diskussionen hat er Einfluszlig auf diese Arbeit

genommen

Weiterhin danke ich allen die direkt oder indirekt zur Durchfuumlhrung dieser Arbeit

beigetragen haben Besonders danken moumlchte ich

Meinen Kollegen Dr Aleksandra Živković Dalibor Odadzić Nadja Nikolaus Dr

Astrid Kloumlpffer Alma Sokočević Gerda Wittel Jens Haas usw fuumlr die sehr gute

Zusammenarbeit und die Hilfs- und Diskussionsbereitschaft

Dr Aleksandra Živković fuumlr ihre Hilfs- und Diskussionsbereitschaft ihre vielen

praktischen Tips und fuumlr die kritische Durchsicht des Manuskripts

Dalibor Odadzić und Nadja Nikolaus fuumlr Hilfs- und Diskussionsbereitschaft und fuumlr

die kritische Durchsicht des Manuskripts

Dr Zimmermann seinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern fuumlr die Messung

zahlreicher NMR-Spektren

Dr Jan W Bats fuumlr die Durchfuumlhrung der Roumlntgenstrukturanalysen und Auswertung

der kristallographischen Daten

Dr G Duumlrner und seinen Mitarbeiterinnen fuumlr die praumlparativen HPLC-Trennungen

der TBDMS-geschuumltzten Nukleoside

Hannelore Brill und Ilona Priess fuumlr die Messung der Massenspektren

Marianne Christof fuumlr die Durchfuumlhrung der Elementaranalysen

Gerda Wittel fuumlr die Bestellung von Literatur

Alle nicht namentlich genannten Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Arbeitskreises

fuumlr die angenehme Arbeitsatmosphaumlre

Mein Dank gilt ferner

Dem SFB fuumlr die finanzielle Unterstuumltzung

Ihaltsverzeichnis

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 1 11 Grundlagen der Nukleinsaumlurechemie 2 12 Aufbau von Nukleinsaumluren 4 13 RNA-Strukturen 8 14 Duplex stabilisierende Wechselwirkungen 9

141 Wasserstoffbruumlcken 9 142 Basenstapelungswechselwirkungen 10 143 Solvatation und Salzeffekte 11

15 Therapeutische Oligonukleotide 13 151 Regulation der Genexpression 14

16 Universelle Basen 17 2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 19

21 Fluormodifikationen am Zucker 20 211 C2acute-Fluornukleoside 20 212 C3acute-Fluornukleoside 22 213 C4acute-Fluornukleoside 22 214 C5acute-Fluornukleoside 23

22 Fluormodifikationen an der Phosphatgruppe 23 23 Fluormodifikationen an der Nukleobase 25

231 Fluormodifizierte Pyrimidine 25 232 Fluormodifizierte Purine 26

24 Fluormodifikationen an RNA-Oligonukleotiden 27 3 Aufgabenstellung 29 4 Chemische Synthesen 31

41 Darstellung ausgewaumlhlter artifizieller Basen 33 411 Darstellung der Fluorindole 33 412 Darstellung von 9-N-Deazapurin 34

42 Glycosylierung Reaktionen 35 421 Darstellung von 35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid 37

43 Synthese der RNA-Bausteine 44 431 Dimethoxytritylierung der 5acute OH-Funktion 44 432 Die TBDMS-Schutzgruppe 45 433 Phosphitylierung 46

44 Syntheseuumlbersicht 49 45 Abasischer Baustein 53

5 Kristallstrukturanalysen 55 51 Bragg-Gleichung 55 52 Kristallstrukturanalysen der Nukleosidanaloga 57

6 Oligonukleotide 62 61 Synthese von Oligonukleotiden 62 62 Die Phosphoramidit-Methode 62 63 Synthetisierte Oligonukleotide 65 64 Aufreinigung von Oligonukleotiden 66 65 Charakterisierung von Oligonukleotiden 70

66 Verteilungskoeffizienten 72 7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 73

71 UV-spektroskopische Untersuchungen 73 72 Auswertung der UV-Schmelzkurven 76

721 Bestimmung des Schmelzpunktes 76 722 Bestimmung der thermodynamischen Daten 79

73 Ergebnisse der UV-Schmelzkurven 81 731 Fluorierte Indole 84 732 46-Difluorbenzimidazol- 46-Difluorindol- 7-N-Purin und 9-Deazapurin-Nukleoside 89

74 Enthalpie ndash Entropie Kompensation 94 75 CD-spektroskopische Untersuchungen 97

8 PMF Berechnungen 100 81 Methoden 100 82 Ergebnisse und Diskussion 102 83 Vorhersage 104 84 Schlussfolgerung 106

9 Zusammenfassung amp Ausblick 107 10 Experimenteller Teil 113

101 Allgemeines 113 1011 Chromatographie 113 1012 Spektroskopie 115 1013 Massenspektrometrie 115 1014 Elementaranalyse 116 1015 Verwendete Chemikalien 116 1016 Eingesetzte Pufferloumlsungen 120

102 Liste der synthetisierten Verbindungen 122 103 Darstellung und Eigenschaften der Einzelverbindungen 129 104 Synthesen und Aufreinigung der Oligonukleotides 242

1041 Eingesetzte Loumlsungen 242 1042 Synthese der Oligonukleotiden 243

105 Aufreinigung und Analytik der Oligonukleotide 243 1051 Aufreinigung durch Hochdruchfluumlssigkeitschromatographie 243 1052 Quantifizierung der Menge an Oligonukleotid 244 1053 Bestimmung der Extinktionskoeffizienten von Oligonukleotiden 244

106 Aufnahme der UV-Schmelzkurven 246 107 CD-Spektroskopie der Oligonukleotide 247 108 Bestimmung der Verteilungskoeffizienten 248

11 Literaturverzeichnis 249 12 Anhang 259

Teil A Kristallstrukturen 260 A1 Fluorierte Indolribonukleoside 260 A2 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose 260

Teil B Ausgewaumlhlte Spektren 268 B1 1H-NMR Spektrum von 3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30 269 B2 1H-NMR Spektrum von 3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31 270 B3 1H-NMR Spektrum von6-Chloro-9-deaza-purin 32 271

B4 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol 38 272 B5 1HMBC-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 48 273 B6 1H-NMR Spektrum von 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109 274 B7 COSY-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose 49 275 B8 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol 38 276

Teil C Abkuumlrzungsverzeichnis 277

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 1

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie

Die Nukleinsaumluren sind die zentralen Molekuumlle des Lebens Sie spielen in allen

Bereichen der lebendigen Welt eine nicht zu unterschaumltzende Rolle Man muss bei

Nukleinsaumluren zwischen der 2acute-Desoxyribonukleinsaumlure (DNA) und der

Ribonukleinsaumlure (RNA) unterscheiden Waumlhrend die DNA der Traumlger der genetischen

Information in fast allen Bereichen der Tier- und Pflanzenwelt ist ist die RNA

hauptsaumlchlich fuumlr die Umsetzung der Information der DNA in Proteine verantwortlich

Das Finden der DNA-Doppelhelix-Struktur durch James D Watson und H C Crick ist

ein Meilenstein fuumlr die Entwicklungen in der Molekularbiologie und der

Nukleinsaumlurechemie der letzten Jahrzehnte So wurde das tiefgreifende Verstaumlndnis

molekularer Vorgaumlnge wie zB der Replikation der Evolution und der Diversitaumlt von

Spezies ermoumlglicht Schlieszliglich fuumlhrten diese Entwicklungen zu einem der groumlszligten

Projekte der Menschheit zur Sequenzierung des 33 Milliarden Basen umfassenden

humanen Genoms im Rahmen des HUGO-Projektes (Human Genome Project Venter

et al 2001 Lander et al 2001) Die Weiterentwicklung medizinischer Anwendungen

wie zB der Gentherapie Fortschritte bei molekularbiologischen Technologien wie zB

das Klonen und nicht zuletzt die Entdeckung der RNA-Interferenz welche das gezielte

Ausschalten beliebiger Gene ermoumlglicht sind weitere eindrucksvolle Beispiele der

modernen Life Sciences

Die Ausweitung der Forschung von DNA - dem Traumlger der genetischen Information - auf

die Ribonukleinsaumlure (RNA) fuumlhrte dazu dass der RNA heute eine zentrale Rolle in der

Molekularbiologie der Zelle zugeschrieben wird Zuvor wurde RNA lediglich eine

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 2

Vermittlerrolle zwischen DNA und Protein zugesprochen (Vom Boten zum Boss V

Bredow 2003) Aufgrund neuer Erkenntnisse uumlber die Mechanismen Strukturen und

Funktionen von RNA entwickelte sich das Gebiet der funktionellen Genetik (Functional

Genomics) Dies eroumlffnet die Moumlglichkeit mit Hilfe von synthetischen Oligonukleotiden

die Genexpression zu regulieren und zu studieren Nicht zuletzt aufgrund der

Weiterentwicklung des Konzeptes der RNA-Interferenz zur therapeutischen Anwendung

wurde die RNA im Jahre 2002 vom Science-Magazin zum Molekuumll des Jahres gekuumlrt

(Breakthrough of the Year Couzin 2002) eine Auszeichnung welche die wichtige und

zentrale Rolle der RNA-Chemie in diesem Jahrzehnt verdeutlicht Die Bedeutung der

RNA spiegelt sich am besten mit den zwei Nobelpreisen im Jahr 2006 fuumlr die

Entdeckungen im Bereich der RNA Der Preis in Chemie bekam als alleiniger

Preistraumlger Roger Kornberg fuumlr seine Forshung das Enzym RNA-Polymerase und

Aufklaumlrung dass es die Synthese von RNA katalysiert Fuumlr die Entdeckung der RNA-

Interferenz dem Stilllegen von Genen durch doppelstraumlngige RNA wurde der Nobelpreis

an Craig Mello und Andrew Fire fuumlr Medizin oder Physiologie verliehen

11 Grundlagen der Nukleinsaumlurechemie

Die 2acute-Desoxyribonukleinsaumlure (DNA) wurde schon fruumlh als Traumlger der genetischen

Information identifiziert (Avery 1944) Zu Beginn der 50er Jahre des 20 Jahrhunderts

begann man verstaumlrkt mit der Strukturanalyse dieses Biopolymers Die Feststellung

Erwin Chargaffs dass sich die Mengen an Adenin und Thymin sowie die Mengen an

Guanin und Cytosin in DNA-Straumlngen jeweils entsprechen (Chargaff 1951aampb) lieferte

erste Hinweise darauf dass DNA-Molekuumlle als Dimere vorliegen Alexander Todd

identifizierte die internukleosidischen Bindungen als 3acute-5acute-Phosphordiester-Bruumlcken

(Brown amp Todd 1952) Die von M Wilkins und Rosalind Franklin durchgefuumlhrten

Roumlntgenbeugungs-Untersuchungen an DNA-Fasern lieszligen eindeutig auf eine

Helixstruktur schlieszligen Diese sollte aus zwei antiparallel ausgerichteten DNA-Straumlngen

bestehen (Wilkins 1952 Wilkins 1953aampb Franklin 1953) Zuvor war es R Franklin

bereits gelungen zwischen kristalliner A- und B-Form der DNA zu unterscheiden (Olby

2003)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 3

Unter Beruumlcksichtigung von Chargaffs Regel und den Erkenntnissen von Todd Wilkins

und Franklin postulierten James Watson und der erst kuumlrzlich verstorbene Francis Crick

im Jahre 1953 die korrekte Doppelhelix-Struktur der DNA (Watson amp Crick 1953aampb)

Sie widerlegten damit Raummodelle aus drei umeinander geschlungenen Straumlngen die

zuvor von Pauling und Corey vorgeschlagen wurden (Pauling amp Corey 1953aampb) Die

postulierte Doppelhelix nach Watson amp Crick besteht aus zwei zueinander

komplementaumlren antiparallelen DNA-Straumlngen die sich rechtsgaumlngig um eine

gemeinsame Achse winden (Abbildung 11a) Die 2acute-Desoxyribose und das

polyanionische Phosphordiester-Ruumlckgrat zeigen dabei nach auszligen waumlhrend die

Nukleobasen zueinander in die Helixmitte gerichtet sind Dabei stehen sich immer

Adenin und Thymin gegenuumlber und bilden durch zwei Wasserstoffbruumlckenbindungen ein

Basenpaar Das zweite sogenannte Watson-Crick-Basenpaar bilden Guanin und

Cytosin durch die Ausbildung von drei Wasserstoffbruumlcken (Abbildung 11b) Ein GmiddotC-

Basenpaar traumlgt somit mehr zur Stabilitaumlt einer Doppelhelix bei als ein AmiddotT-Basenpaar

N

N

N

N

O

N

N

N

O

H

H

RH

N

H

H

R

G-C Basenpaar

N

N

N

N

N

R

H

H

N

N

O

O

R

H

A-U Basenpaar

a) b)

Abbildung 11 a) schematische Darstellung der DNA-Doppelhelix b) die Watson-Crick-Basenpaare R=Ribose (RNA) 2acuteDesoxyribose (DNA) In der DNA ist Uracil durch Thymin (5-Methyluracil) ersetzt

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 4

Grundvoraussetzung dafuumlr ist dass die Nukleobasen in der Amino-Keto-

Tautomerenform vorliegen damit die Donor-Akzeptormuster kompatibel sind Die

Nukleobasen stehen dabei senkrecht zur Ebene des Furanoserings Unter Einbeziehung

allgemeiner chemischer (Struktur-) Daten gaben Watson amp Crick als Helixradius dh als

Abstand zwischen dem Phosphoratom und der Helixachse 10 Aring an (Watson amp Crick

1953a)

Die Moumlglichkeit dass auch Ribonukeinsaumluren helicale Strukturen ausbilden koumlnnten

wurde von Watson und Crick ausgeschlossen (Watson amp Crick 1953a) Sie vermuteten

dass die Ribose mit der ndash im Vergleich zur DNA zusaumltzlichen 2acute-Hydroxygruppe ndash

sterisch zu anspruchsvoll sei

Bereits in diesem legendaumlren Nature-Artikel wird erwaumlhnt dass die

sequenzspezifische Hybridisierung von DNA-Straumlngen einen Kopiermechanismus fuumlr die

genetische Information darstellen koumlnnte Die Untersuchungen zum Fluss der

genetischen Information vom Gen zum Protein wurden erstmals 1958 von F Crick

veroumlffentlicht (Crick 1958)

Spaumlter wurde dieses grundlegende Prinzip als zentrales Dogma der Molekularbiologie

bekannt Die beschriebenen wegweisenden Arbeiten auf dem Gebiet der DNA-

Strukturanalyse wurden 1962 mit dem Nobelpreis fuumlr Medizin an James Watson Francis

Crick und Maurice Wilkins honoriert

12 Aufbau von Nukleinsaumluren

Doppelhelix-Konfofmationel koumlnnen in drei unterschiedliche Formen ausgebildet

werden A- B- und Z-Form Konformationstypen A- und B-Form bilden die

rechtsgaumlngige Helix aus waumlhrend die Z-Form linksgaumlngig (Saenger 1984)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 5

Die DNA-Doppelhelix bildet meistens eine B-Form mit einer breiten bdquogroszligen Furcheldquo

(bdquomajor groove) und einer engen und tiefen bdquokleinen Furcheldquo aus Sie wird durch

Hydratation stabilisiert in den Furchten wird eine hochgeordnete Anlagerung von

Wassermolekuumllen beobachtet Die Konformationsaumlnderungen sind moumlglich und

reversibel Die A-Form-Helix kann durch Dehydratisierung entstehen A-Form-Helix ist

bevorzugt von RNA-RNA-Doppelstraumlngen ausgebildet RNADNA-Hybride wie sie in

PromoterTemplat-Regionen als Erkennungssequenz fuumlr bestimmte Enzyme (zB

Reverse Transkriptase) vorkommen liegen ebenfalls in der A-Form vor Diese wird

durch den breiten Helixdurchmesser von 26 nm und der starken Neigung ihrer

Nukleobasen zur Helixachse charakterisiert (Stryer 1991)

A-Form B-Form Z-Form

helicaler Drehsinn rechtsgaumlngig rechtsgaumlngig linksgaumlngig

Helixdurchmesser 26 nm 2 nm 18 nm

Basenpaare pro helicaler Windung

11 10 12

Helicaler Anstieg pro Basenpaar

026 nm 034 nm 037 nm

Konformation der glycosid Bindung

anti anti anti (Pyrimidine)

syn (Purine)

Ganghoumlhe (AnstiegWindung)

28 nm 34 nm 45 nm

Basenneigung zur Helixachse

20deg 6deg 7deg

groszlige Furche eng tief breit tief flach

kleine Furche breit flach eng tief eng tief

Ribose-

Konformation C3acute-endo C2acute-endo

C2acute-endo (Pyrimidine) C3acute-

endo (Purine)

Tabelle 1 Strukturelle Eigenschaften von idealen A- B- und Z-Form-Helix (Voet 1994)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 6

Im Gegensatz zu A- und B-DNA ist die Z-DNA linksgaumlngig Die schlanke Helixform (Z-

Form) bewirkt eine erhoumlhte elektrostatische Abstoszligung der Polynukleotidstraumlnge

welche durch hohe Salzkonzentration reduziert wird (Wang 1979 Gessner 1989) Zum

besseren Vergleich der Unterschiede der einzelnen DNA-Typen sind die

charakteristischen Daten von A- B- und Z-DNA nochmals in Tabelle 1

zusammengefasst

Die heterocyclischen Nukleobasen der natuumlrlichen Nukleotide weisen ein planares

Purin-Grundgeruumlst (bei A und G) bzw ein Pyrimidin-Grundgeruumlst (bei C und TU) auf

Diese sind jeweils szlig-N-glycosidisch mit dem C1acute-Kohlenstoff des Zuckers verknuumlpft

(Abbildung 12)

1acute

2acute3acute

4acute

3acute-Ende

O

5acute

Guanin

Cytosin

O

O

N

N

NH2

O

O

P

O

O O

O

P

O

O O

_

_

Adenin

Thymin

5acute-Ende

5

6

4

23

1

98

7 6

5

4

3

2

1

N

NN

N NH2

H

O

N

N

O

O

H

O

P

O

O O

O_

O ON

NN

N

NH2

Abbildung 12 Schematischer Aufbau einer DNA mit Nummerierung der Nukleobasen

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 7

Zeigt die Watson-Crick Bindungsseite der Nukleobase von der Ribose weg so spricht

man von einer anti-Konformation der glycosidischen Bindung Diese wird aufgrund von

sterischen Effekten bevorzugt eingenommen In der syn-Konformation ist der Hauptteil

der Nukleobase dem Zucker zugewandt Die Ebene der Nukleobasen steht dabei

nahezu senkrecht zur Ebene der (2acute-Desoxy-) Ribose Die nukleosidische

Zuckerkonformation (sugar puckering) unterscheidet sich je nach Helixform Der nicht

planere Ribofuranosering kann dabei zwei verschiedene Hauptkonformationen

einnehmen die E- (envelope) und die T-Konformation (twist) Bei der E-Konformation

liegen vier Atome des Furanoserings in einer Ebene und das fuumlnfte Atom steht um ca

05 Aring nach oben oder unten aus der Ebene heraus Steht das Atom in Richtung C5acute und

Nukleobase aus der Ebene spricht man von einer endo-Konformation die

gegensaumltzliche Orientierung wird mit exo bezeichnet In Doppelhelices liegen die Zucker

in einer C2acute-endo (DNA) und C3acute-endo (RNA)-Konformation vor Die twist-Konformation

entsteht wenn nur drei Atome des Furanoserings in einer Ebene liegen und je eines der

anderen Atome uumlber bzw unter der Ebene liegt (Abbildung 13)

( 2E )

O

NC5acute

1acute

2acute

4acute 3acute

C2acute endo

3

2T( )

twist (C2acute exo C3acute endo)

O

NC5acute 3acute

2acute

1acute4acute

( 3E )

O

N3acute

2acute4acute 1acute

C5acute

C3acute endo

Abbildung 13 Drei moumlgliche Konformationen des Furanoserings

Statt des fuumlnfgliedrigen Furanoseringes koumlnnen in synthetischen DNA-Straumlngen auch

Hexopyranose-Analoga eingebaut werden Untersuchungen haben gezeigt (Hendrix

1997) dass solche Nukleinsaumluren oft keine helicalen Strukturen mehr ausbilden

sondern flache Leiter artige Strukturen Zudem ist in vielen Faumlllen die Bindung solcher

Oligonukleotide an RNA verstaumlrkt so dass sie gute mRNA-Inhibitoren darstellen (van

Aerschot 2003)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 8

13 RNA-Strukturen

Im Hinblick auf die groszlige Diversitaumlt der auf speziellen dreidimensionalen RNA

Strukturen basierenden biologischen Funktionen muss RNA eine groszlige Variationsbreite

von Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen ausbilden koumlnnen Sie koumlnnen neben helicalen

doppelstraumlngigen Bereichen auch komplexe globulaumlre Strukturen ausbilden deren

Untereinheiten durch Einzelstrangsegmente verbunden sind (Abbildung 4) Die

Unterschiede der ausgebildeten Konfirmationen und der chemischen Reaktivitaumlt der

Ribonukleinsaumlure im Vergleich zur DNA liegt in der Praumlsenz der 2acute-Hydroxygruppe

Computer gestuumltzte Strukturaussagen sind bei komplexen Systemen wie der

ribosomalen RNA und viralen RNA-Komplexen sehr hilfreich (z B

httprnachemrochesteredu) In Zellen vorkommende RNA ist in fuumlnf Klassen

eingeteilt die Boten-RNA (messenger RNA mRNA) die Transfer-RNA (tRNA) die

ribosomale RNA (rRNA) Ribozym (katalytische RNA) und regulierende RNAs

(Riboswiches siRNA microRNA)

Eine RNA Doppelhelix hat immer die Form einer A-DNA Ein Uumlbergang in die B-Form ist

aus sterischen Gruumlnden nicht moumlglich Einem Uumlbergang steht die 2acute-Hydroxylgruppe im

Wege Spezifische RNA-Sekundaumlr-struktur-Elemente werden bei nicht oder nur teilweise

komplementaumlren Regionen beobachtet (Holbrook 1998 Puglisi 1998) Es existieren

einfache Motive wie die Haarnadelschleife (hairpin loop) und interne Schleifen

ungepaarter Nukleotide (loops) Ein- und beidseitige Ausstuumllpungen (bulges) werden

von ungepaarten Strangabschnitten in einer Helix ausgebildet Zudem sind oft komplexe

Systeme wie zB Kreuzungen (junctions) zu beobachten Diese sind haumlufig in

biologischen RNA-Strukturen anzutreffen Ungepaarte RNA-Regionen dienen oft als

biologische Erkennungsmuster oder stabilisierende Elemente Dabei spielt die

Tertiaumlrstruktur der RNA eine wichtige Rolle Oft wird die korrekte dreidimensionale

Konformation erst durch die Anlagerung eines Proteins eines Mg2+

-Ions oauml induziert

Die korrekte Tertiaumlrstruktur einer RNA ermoumlglicht in vielen Faumlllen uumlberhaupt erst deren

biologische Aktivitaumlt

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 9

14 Duplex stabilisierende Wechselwirkungen

141 Wasserstoffbruumlcken

Das Donoratom in einer Wasserstoffbruumlcke ist in biologischen Systemen ein Sauerstoff-

oder ein Stickstoffatom mit kovalent gebundenem Wasserstoff Als Akzeptor tritt

ebenfalls ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom auf Wasserstoffbruumlcken sind staumlrker als

van-der-Waals-Bindungen aber viel schwaumlcher als kovalente Bindungen Entsprechend

ist auch die Laumlnge einer Wasserstoffbruumlcke zwischen der einer van-der-Waals- und der

einer kovalenten Bindung Eine wichtige Eigenschaft von Wasserstoffbruumlcken ist ihre

Richtungscharakteristik Die staumlrkste Bindung liegt vor wenn Donor- Akzeptor- und

Wasserstoffatom in einer Linie liegen Je weiter diese die Ideallinie verlassen und der

Bindungswinkel aufgeweitet wird desto schwaumlcher wird die entsprechende

Wasserstoffbindung (Stryer 1991)

N

NN

N

R

O

NH

H

H d

d

a

a

N

N

R

N

O

HHa

d

N

N

O

O

R

H

d

a

a

N

NN

N

R

NH H

d

a

R = Ribose2acute-Desoxyribose d = Wasserstoffbruumlckendonor a = Wasserstoffbruumlckenakzeptor

Abbildung 14 Wasserstoffbruumlckendonor und -akzeptor Verteilungsmuster in natuumlrlich

vorkommenden Nukleosiden

Wasserstoffbruumlckenbindungen innerhalb von Oligonukleotiden weisen eine Staumlrke von

ca 6-10 kJmol auf Der Abstand zwischen Donor und Akzeptor einer Wasserstoffbruumlcke

liegt zwischen 28 und 295 Aring Das Donor und Akzeptor Verteilungsmuster (Abbildung 4)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 10

der einzelnen Nukleobasen ist entscheidend fuumlr die Bildung der Watson-Crick

Basenpaare

Neben Watson-Crick Basenpaaren gibt es noch Hoogsteen Basenpaare (Hoogsteen

1959) Bei ihnen bilden sich die Wasserstoffbruumlcken zwischen der Watson-Crick Seite

eines Pyrimidins und der Watson-Crick abgewandten Seite (Hoogsteen Seite) eines

Purins Sie spielen in einer Doppelhelix allerdings keine Rolle Im Gegensatz dazu tritt

die sogenannte Wobble-Basenpaarung bei RNA vereinzelt auf Dabei werden die

bindenden Nukleobasen leicht gegeneinander verschoben so dass die Donor-

Akzeptorverteilung fuumlr die Bildung von Wasserstoffbruumlcken wieder passt Beispiele

hierfuumlr sind das Uridin-Guanosin und das Uridin-Inosin Wobble-Paar (Abbildung 15)

N

N

O

O

H

R

N

N

N

N

N H

H

R

A T U

N

N

N

NO

RH

N

N

R O

O

H

I

U

N

N

N

NO

RH

NH

H

N

N

R O

O

H

G

R = Ribose2acute-Desoxyribose

Hoogsteen Basenpaar Wobble Basenpaare

Abbildung 15 Hoogsteen und Wobble Basenpaare

142 Basenstapelungswechselwirkungen

Neben den Wasserstoffbruumlcken in den Basenpaaren werden Doppelhelices auch durch

π-π-Basenstapelungs-Wechselwirkungen stabilisiert (π-π- base stacking) Diese

entstehen zwischen benachbarten Nukleobasen eines Oligonukleotidstranges Die

Staumlrke der Wechselwirkung haumlngt von der Lage der planaren π-Systeme der

Nukleobasen ab π-π-Basenstapelungs-Wechselwirkungen zwischen Purinen sind dabei

immer staumlrker als zwischen Pyrimidinen

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 11

Hunter (Hunter 1993) hat vier prinzipielle energetische Beitraumlge fuumlr -

Wechselwirkungen zwischen DNA Basenpaaren identifiziert Diese sind

1 van der Waals Wechselwirkungen (variieren mit r-6)

2 Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen partiellen Atomladungen (atom-

atom variieren mit r-1)

3 Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen den Ladungsverteilungen

verbunden mit der -Elektronendichte unter und uumlber der Ebene der Nukleobase

(- variieren mit r-5)

4 Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen den Ladungsverteilungen

verbunden mit der -Elektronendichte und den partiellen Atomladungen (atom-

variieren mit r-4)

143 Solvatation und Salzeffekte

Auch die Solvatation spielt bei der Stabilitaumlt von Oligonukleotiden eine entscheidende

Rolle Der Grad der Hydratation bestimmt die Ausbildung zur A- oder B-Form-Helix In

Abhaumlngigkeit von der Salzkonzentration im waumlssrigen Medium werden auch

ausgebildete Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen stabilisiert (Edelhoch amp Osborne 1976)

Durch ihr polyanionisches Phosphatruumlckgrat sind Oligonucleotide gut wasserloumlslich Ihre

Polaritaumlt steigt durch Ausbildung der Doppelhelix-Struktur da hier die Phosphordiester

dem Solvens staumlrker exponiert sind Oligonukleotide koumlnnen daher gut mit Alkoholen

gefaumlllt werden

Experimente mit DNA haben ergeben dass die DNA Doppelhelix stark hydratisiert ist

und dass diese Hydratation nicht gleichmaumlszligig um die DNA vorliegt Die Hydratation

kann am besten durch ein zwei Schalen Modell von Wassermolekuumllen um die DNA

Doppelhelix beschrieben werden Die innere Schale besteht bei einer B-DNA aus 11-12

Wassermolekuumllen pro Nukleotid Dabei ist die Bindungsstaumlrke der Wassermolekuumlle zur

DNA sehr unterschiedlich Abbildung 16 zeigt welche Wassermolekuumlle am staumlrksten

und welche weniger stark sich an die DNA binden Die Wassermolekuumlle an den

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 12

Nukleobasen lassen sich am leichtesten entfernen gefolgt von denen am Zuckerring

und zuletzt die Wassermolekuumlle am Phosphat Entfernt man die Wassermolekuumlle um die

Nukleobasen so geht die Konformation der DNA von der B-Form in die A-Form uumlber

Die innere Schale von Wassermolekuumllen hat immer direkten Kontakt zur Nukleinsaumlure

und ist deshalb fuumlr Ionen nicht permeabel (Saenger 1984)

Abbildung 16 Bevorzugte Hydratationsstellen einer B-DNA (Falk et al 1963)

Die aumluszligere Schale von Wassermolekuumllen ist nicht zu unterscheiden vom Restwasser

Sie hat keinen direkten Kontakt zur Nukleinsaumlure und ist auch permeabel fuumlr Ionen

Die Oberflaumlchenverteilung einer ungefalteten DNA wurde mit einer DNA-Doppelhelix

verglichen Charakteristisch fuumlr die Doppelhelix ist dass die Phosphat-Sauerstoffe fuumlr

Wassermolekuumlle fast maximal frei zugaumlnglich sind waumlhrend die Nukleobasen zu ca

80 bedeckt sind Die Phosphatgruppe nimmt ca 45 der frei zugaumlnglichen Oberflaumlche

einer Doppelhelix ein Der Zucker dagegen nur ca 35 und die Nukleobasen ca 20

Die Polaritaumlt einer DNA nimmt zu wenn sie eine Doppelhelix ausbildet da die polaren

Phosphatgruppen in einer Doppelhelix staumlrker exponiert und damit fuumlr Wassermolekuumlle

besser zugaumlnglich sind als im ungepaarten Einzelstrang

Einkristall Untersuchungen an AT reichen Regionen einer B-DNA haben gezeigt dass

die kleine Furche mit einem Ruumlckgrat aus Wasserstoffbruumlcken bildenden

Wassermolekuumllen gefuumlllt ist In einer A-DNA dagegen sind Filamente aus

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 13

Wassermolekuumllen miteinander und mit den Phosphatgruppen in der groszligen Furche

verbunden (Blackburn amp Gait 1996)

15 Therapeutische Oligonukleotide

Waumlhrend DNA der Traumlger der genetischen Information ist ist RNA dagegen bei der

Ralisierung der genetischen Information beteiligt Die Umschrift der DNA-Information

von der statischen DNA auf die mobile m-RNA ist als Transkription bezeichnet Dadurch

wird die Information fuumlr die Zelle verfuumlgbar Diese messenger-RNA (mRNA Jacob

1961) tritt im Cytoplasma in die ribosomale Einheit ein und die Proteinbiosynthese wird

gestartet (Translation) Dabei codieren jeweils Sequenztripletts (Codons) fuumlr

bestimmte Aminosaumluren (Ochoa 1963 Nirenberg et al 1963 Khorana 1965) Dieses

Prinzip das mit wenigen Ausnahmen allen Zellen zugrunde liegt wird als zentrales

Dogma der Molekularbiologie bezeichnet (Abbildung 17) In seiner erweiterten Form

beruumlcksichtigt man auch die Replikation dh die Vervielfaumlltigung der DNA und die

Moumlglichkeit der reversen Transkription wie sie von Retroviren ausgeuumlbt wird Hierbei

wird die virale RNA in die Wirtszelle eingeschleust und deren Zellmaschinerie wird dazu

verwendet mittels einer reversen Transkriptase virale DNA zu synthetisieren um so die

Vermehrung des Virus zu sichern

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 14

Abbildung 17 Zentrales Dogma der Molekularbiologie

Die in Abbildung 17 skizzierten zellulaumlren Prozesse bieten ideale Angriffspunkte fuumlr

therapeutische Oligonukleotide Im Falle von Onkogenen viralen RNAs oder zB

krankhaften Mutationen im menschlichen Erbgut ist diese gezielte Inhibierung der

Genexpression von besonderem therapeutischem Interesse In den letzten Jahren hat

RNA nun auch eine zentrale Rolle bei Zellprozessen gezeigt Sie wird daher nicht nur

verstaumlrkt als wichtiges Kontrollelement und Mediator der Proteinbiosynthese angesehen

sondern auch als geeignetes Ziel um die Genexpression zu regulieren

151 Regulation der Genexpression

RNA-basierten Wirkstoffen wird das Potenzial zugeschrieben selektiver deshalb

wirkungsvoller und weniger toxisch als herkoumlmmliche Wirkstoffe zu sein Manche halten

es fuumlr moumlglich - Fortschritte in der RNAi-Therapie vorausgesetzt - dass in den naumlchsten

Jahrzehnten eine neue Klasse von Arzneimitteln entstehen koumlnnte Um diese

Anforderung zu erfuumlllen wurden eine Reihe von Modifikationsmoumlglichkeiten an

Oligonukleotiden untersucht

Als eine neue Substanzklasse an Arzneimitteln kann man therapeutische

Oligonukleotide bezeichnen (Hartmann 2003) Regulation der Genexpression ist auf der

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 15

Ebene der DNA der RNA als auch der Proteine moumlglich Bis zum heutigen Tag haben

sich mehrere Konzepte entwickelt 1 Antisense 2 Ribozyme 3 RNA-Interferenz

(RNAi) 4 Tripelhelices 5 Aptamere

Tripelhelix-Konzept Diese Methode ist auch als bdquoAnit-Gen-Konzeptldquo bekannt Mit der

Methode die Tripelhelix bildet greift man auf der Stufe der DNA in den zellulaumlren

Mechanismus ein Die Oligonukleotide blockieren bei dieser Methode DNA-Doppelhelix

im Zellkern durch Anlagerung und Bindung einer dreistraumlngigen Helix Die dreistraumlngige

Helix wird idealerweise an Promoterregionen der RNA-Polymerase oder an

Bindungsstellen fuumlr Transkriptionfaktoren angreifen so dass der Transkriptionsstart

direkt verhindert werden kann Die Hemmung kann dabei aus sterischen Gruumlnden

erfolgen oder durch eine Konformationsaumlnderung der Helix die durch die Anlagerung

des dritten Stranges induziert worden ist (Batey 1999 Engels 2004)

Antisense- und RNAi-Konzept Der Antisense-Ansatz richtet sich gegen die prauml-

mRNA oder die mRNA im Cytoplasma Hierbei erfolgt die Watson-Crick-abhaumlngige

Anlagerung eines synthetischen Oligonukleotids an den RNA-Einzelstrang Durch diese

Blockierung der mRNA wird zB die Anlagerung des Spliceosoms oder der Eintritt der

mRNA in die ribosomale Einheit verhindert (Zamecnik 1978 Stephenson 1978)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 16

Abbildung 18 Mechanismus der RNAi

Die RNAi legt Gene gezielt still Die 500-1500bp lange dsRNA in der Zelle wird durch

den sogenannten Dicer ein RNase III Enzym in 21-24nt RNA Duplexe mit einem

3acuteUumlberhang von 2nt geschnitten Diese siRNAs werden durch eine ATP-abhaumlngige

Kinase am 5acute Ende phospholyliert in den RISC (RNA induced silencing complex)

eingebaut und mittels einer Helicase entwunden Dieser Enzym Komplex lagert sich mit

dem siRNA-Einzelstrang an den komplementaumlren mRNA Sequenzabschnitt an und

blockiert somit die mRNA Die mRNA wird nun 10 Nukleotide vom 3rsquoEnde des siRNA-

Stranges durch die Nukleaseaktivitaumlt des RISC dem Slicer irreversibel gespalten

Aptamer-Konzept Das Aptamer-Konzept beruht auf der Inhibierung von Proteinen

durch Oligonukleotide Die eingesetzten RNA-Einzelstraumlnge bilden definierte

dreidimensionale Strukturen aus und binden hochspezifisch und mit groszliger Affinitaumlt an

ihre Zielstruktur Durch in vitro-Selektionstechniken (SELEX) koumlnnen hochaffine RNA-

Aptamere aus kombinatorischen Bibliotheken entwickelt werden (Tuerk 1990 Famulok

1999) Der SELEX-Prozess kann dabei auf beinahe beliebige Ziel-Strukturen angewandt

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 17

werden Aptamere sind nur schwach immunogen und durchdringen Zellmembranen

aufgrund ihrer geringeren Groumlszlige wesentlich besser als zB monoklonale Antikoumlrper

16 Universelle Basen

Nukleobasen-Analoga die nicht zwischen den natuumlrlichen Basen Adenin Guanin

Cytosin und Thymin bzw Uracil unterscheiden werden universelle Basen genannt Die

Eigenschaft als Mimetikum fuumlr alle vier natuumlrlichen Basen mit gleichen Effekten zu

fungieren induziert eine beliebige Position im Watson-Crick-Basenpaarungsschema

einnehmen zu koumlnnen welches wiederum mit noch wichtigeren Fragen wie zB der

Duplexstabilitaumlt oder der Moumlglichkeit der Replikation verbunden ist

Nach Loakes (Loakes et al 1997) sollte eine ideale universelle Base sollte folgende

Bedingungen erfuumlllen

Sie sollte mit den natuumlrlichen Nukleobasen einen Duplex bilden der als Start fuumlr eine

Polymerase dienen kann

Sie sollte bei der Replikation den Einbau aller vier natuumlrlichen Nukleobasen

gegenuumlber sich selbst durch eine Polymerase ohne Unterscheidung zulassen

Sie sollte als Triphosphat von einer Polymerase ohne Bevorzugung gegenuumlber allen

vier natuumlrlichen Nukleobasen eingebaut werden koumlnnen

Es ist bis zum heutigen Tage keine universelle Base gefunden werden die alle diese

Eigenschaften in sich vereinigt Alle bisher bekannten universellen Basen erfuumlllen immer

nur einen Teil der oben aufgefuumlhrten Eigenschaften

Eine Strategie zur Entwicklung einer idealen universellen Base beruht auf der

Verbesserung der Basenstapelungseigenschaften waumlhrend das charakteristische

Muster von Wasserstoffbruumlckendonor- und Akzeptorstellen der natuumlrlichen Nukleobasen

in den Hintergrund ruumlckt Das Resultat dieses Ansatzes ist eine Serie von

Verbindungen die alle von eher hydrophober Natur sind (Abbildung 9) Dies sind unter

anderem 3-Nitropyrrol 1 (Nichols et al 1994) 5-Nitroindol 2 (Loakes amp Brown 1995)

4-Nitrobenzimidazol 3 (Seela et al 1996) 24-Difluoro-5-Methylbenzen 4 (Schweizer at

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 18

al 1994) in der DNA und 24-Difluorobenzimidazol 5 und 24-Difluorobenzen 6 (Parsch

2002) in der RNA (Abbildung 8)

N

OHO

OH

OHO

OH

OHO

OH

NO2

N

NO2 N

N

OHO

OH

NO2

F

F

N

N

OHO

HO

F

F

OHO

HO

F

F

OH OH

1 2 3

4 5 6 Abbildung 9 Universelle Basen

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 19

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren

Fluor substituierte Analoga von natuumlrlich vorkommenden Nukleinsaumluren haben

antivirale antitumor und antimykotische Wirkung bewiesen Eine Anzahl potentieller

Wirkstoffe in welchen die Fluorsubstitution der Schluumlssel fuumlr ihre biologische Aktivitaumlt

ist wird intensiv untersucht Es konnte in vielen Untersuchungen gezeigt werden dass

die fluorierten Nukleinsaumlureanaloga in ihrer dreidimensionalen Struktur kaum von denen

der natuumlrlich vorkommenden Nukleinsaumluren abweichen Durch diese strukturelle

Aumlhnlichkeit binden die fluorierten Nukleinsaumluren sehr schnell an Enzyme fuumlr welche

natuumlrliche Nukleinsaumluren die Substrate bilden In diesen Komplexen wiederum spielt das

Fluor aufgrund seiner Polaritaumlt und starken Elektronegativitaumlt eine signifikante Rolle in

Bezug auf die biologische Aktivitaumlt (Bergstrom amp Swartling 1988) Das Fluoratom wird

als Mimetikum fuumlr Wasserstoff aufgrund seiner geringen Groumlszlige fuumlr Hydroxylgruppen

wegen seiner aumlhnlichen Polaritaumlt und fuumlr Carbonylsauerstoffe wegen aumlhnlicher Groumlszlige

und Polaritaumlt verwendet Fuumlr Sauerstoff wird auch die CF2-Gruppe als isosterer Ersatz

verwendet Sie wird hauptsaumlchlich als Analogon fuumlr Phosphatsauerstoffe verwendet

Auszligerdem sind Fluoratome in der Lage als Akzeptoren Wasserstoffbruumlcken zu bilden

(Pankiewicz 2000)

Besondere Eigenschaften von Fluor sind

hoche Elektronegativitaumlt

relativ kleine Groumlsse

sehr niedrige Polarisierbarkeit

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 20

drei nichtbindende Elektronenpaare

sehr gute Uumlberlappung zwischen F 2s und 2p Orbitalen mit dem dazugehoumlrige

Orbitalen der zweiten Periode des Periodensystems

Fluorierung einer Verbindung erhoumlht nicht immer die Lipophilie aber auf der andere

Seite das ist immer der Fall mit aromatischen Verbindungen Fluorierung erhoumlht auch

die Faumlhigkeit zu Wasserstoffbruumlckenbindung Theoretische Rechnungen fuumlr die

Bindungsenergie FhellipH variieren zwischen 2 und 32 kcal mol-1 die mit OhellipH

Wasserstoffbruumlcken verglichen werden koumlnnen

Fluornukleoside kann man in drei Gruppen aufteilen Zucker- Phosphat- und Basen-

modifizierte Nukleoside

21 Fluormodifikationen am Zucker

Fluoratome wurden an der Ribose Untereinheit von Nukleosiden an den Kohlenstoffen

von C2acute bis C5acuteeingefuumlhrt Die mit Abstand meisten Verbindungen tragen das Fluoratom

am C2acute Atom Fluoratome an C3acute und C5acute sind etwa gleich oft anzutreffen wogegen

Fluor an C4acute immer noch recht selten zu finden ist

211 C2acute-Fluornukleoside

2acute-Fluornukleosid Analoga sind aus zwei Gruumlnden von Interesse fuumlr die Wissenschaft

Dies ist zum einen die signifikante biologische Aktivitaumlt von Vertretern dieser

Molekuumllgruppe und zum anderen die Informationen die diese Molekuumlle uumlber die Rolle

der 2acute-OH Gruppe in Nukleinssaumlurestrukturen liefern

Der Effekt einer 2acute-Fluor-Substitution auf die Konformation der Ribose wurde intensiv

untersucht da diese auf der Stufe der Oligonukleotide fuumlr die Bindung an Enzyme und

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 21

die biologische Aktivitaumlt von fundamentaler Wichtigkeit ist Roumlntgenstrukturanalysen von

Nukleinsaumluren zeigen dass es zwei Vorzugskonformationen fuumlr die Ribose gibt Dies

sind die C2acute-endo Form wie sie in der B-DNA vorliegt und die C3acute-endo Form wie sie in

der A-DNA vorliegt Ein Uumlbergang zwischen diesen beiden Zucker-Konformationen kann

uumlber den Weg einer Pseudorotation welche durch den gesamten Ring wandert

geschehen Die beiden Energieminima dieser Pseudorotation entsprechen der C2acute-endo

und der C3acute-endo Form Ein Uumlbergang dieser beiden Konformationen verlaumluft bei

Nukleosiden im Nanosekunden Bereich NMR Untersuchungen haben gezeigt dass die

Konformation mehr von der Elektronegativitaumlt der Substituenten als von deren Groumlszlige

oder Faumlhigkeit Wasserstoffbruumlcken bilden zu koumlnnen abhaumlngt (Ikehara 1984 Uesugi et

al 1983 Cheng et al 1983)

Die bedeutendsten Vertreter der Gruppe der 2acute-Fluornukleoside sind 2acute-Fluor

modifizierte Thymidine und Cytidine 2acute-Fluoro-5-iodo-1--D-arabinofuranosylcytosin

(FIAC 7) und 2acute-Fluoro-5-iodo-1--D-arabinofuranosyluracil (FIAU 8) (Abbildung 21)

sind potente und selektive Inhibitoren des Herpes Simplex Virus Typ 1 und Typ 2 des

Varizella-Zoster-Virus und des Cytomegalie-Virus (Watanabe et al 1983 Watanabe et

al 1984) Sie wirken dabei uumlber ihre 5acute-Triphosphate die als Substrate fuumlr den Einbau

in die Virus DNA mittels viraler DNA Polymerasen dienen (Herada et al 1987)

OHO

OH

N

N

NH2

O

I

FO

HO

F

N

N

NH2

O

I

F

FIAC 7 FIAU 8 Abbildung 21 Antivirale 2acute-Fluornukleoside

2acute3acute-Didesoxypurinnukleoside besitzen eine starke anti-HIV Aktivitaumlt Das

entsprechende Inosin Analogon (ddI) ist bereits in der klinischen Testphase Die

Stabilitaumlt gegenuumlber Saumlure ist allerdings gering wodurch eine orale Applikation

erschwert wird Das entsprechende 2acute-fluorierte Analogon weist dagegen eine

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 22

unbegrenzte Saumlurestabilitaumlt unter den Bedingungen auf bei denen ddI und ddA binnen

Minuten zersetzt werden Die anti-HIV Aktivitaumlt der in 2acute-Arabinostellung fluorierten ddI

und ddA ist den nicht fluorierten Didesoxypurinnukleosiden dagegen vergleichbar

(Pankiewicz 2000)

212 C3acute-Fluornukleoside

Die 3acute-Fluor Substitution hat einen aumlhnlichen Effekt auf die 3acute-Position der Ribose wie

die 2acute-Fluor Substitution auf die 2acute-Position NMR Untersuchungen zeigen dass 2acute-

Fluor-2- desoxyuridin zu 78 in der C2acute-endo Form vorliegt waumlhrend 3acute-Fluor-2acute3acute-

didesoxyuridin zu 88 in der C3acute-endo Form vorliegt (Joecks et al 1983)

Der bekannteste Vertreter der Gruppe der 3acute-Fluornukleoside ist 3acute-Fluor-2acute3acute-

didesoxythymidin(FLT) 1988 wurde entdeckt dass FLT eine starke Wirksamkeit gegen

HIV aufweist Nach genauerer Untersuchung stellte sich heraus dass die Wirksamkeit

von FLT gegen HIV sogar groumlszliger ist als die von AZT (Balzarini et al 1988)

213 C4acute-Fluornukleoside

Auf dem Gebiet der C4acute Fluornukleoside wurden ungeachtet der Tatsache dass es

auch natuumlrliche Vertreter dieser Gruppe gibt wie das Antibiotikum Nucleocidin 9 erst

wenige Untersuchungen durchgefuumlhrt Nucleocidin (Abildung 22) wurde 1957 isoliert

und 1976 von Moffat zum ersten Mal synthetisch hergestellt (Jenkins et al 1976)

OO

HO OH

N

NN

N

NH2

S

O

O

H2N

F

Nucleocidin 9

Abbildung 22 Antibiotikum mit C4acute-Fluoratom

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 23

214 C5acute-Fluornukleoside

Es wurden verschiedene C5acute Fluornukleoside synthetisiert um die Moumlglichkeit der

Phosphorylierung zu den entsprechenden Mono- Di- und Triphosphaten in Zellen zu

verhindern Es wurde untersucht ob diese Nukleoside ein Wirkungsspektrum besitzen

das nicht auf der Umwandlung in die entsprechenden Nukleotide beruht

Synthetisch anspruchsvoll war der Ersatz der 5acute-Hydroxylgruppe durch eine CF2-

Gruppe um Difluormethylenphosphat Nukleotide darzustellen (Abbildung 23)

Durch den Einbau der Difluormethylengruppe 10 entstand eine -CH2-CF2-P-

Verknuumlpfung welche ein gutes Mimetikum fuumlr die natuumlrliche -CH2-O-P- Verknuumlpfung ist

Zu dem Einsatz der CF2-Gruppe hat die Uumlberlegung gefuumlhrt dass die CF2-P Bindung

unter natuumlrlichen Bedingungen nicht mehr hydrolisierbar ist Oligonukleotide mit diesen

Molekuumllen wurden synthetisiert und werden untersucht

O

HO OH

PO

PO

PHO

F

F

N

NN

N

NH2

OOO

OH OH OH

10

Abb 23 5acute-Desoxy-5acute-difluormethyl-adenosin-triphosphat

22 Fluormodifikationen an der Phosphatgruppe

Eine Phosphatgruppe kann modifiziert werden durch das Ersezen eine Hydroxylgruppe

mit Fluoratom und so wurde ein Fluorphosphonat erhalten Die zweite Moumlglichkeit ist

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 24

Ersetzen einer Hydroxylgruppe durch eine CF2 oder CHF Gruppe und so wird ein

Fluoralkylphosphonat erhalten

Bei Fluorphosphonaten durch das Ersetzen einer Hydroxylgruppe mit Fluoratom traumlgt

das resultierende Nukleotid bei physiologischem pH nur noch eine negative Ladung

Daraus ergibt sich die Moumlglichkeit den Einfluss der Ladungen auf die Enzym-Substrat

Bindung zu untersuchen Durch seine hohe Elektronegativitaumlt hat ein Fluoratom einen

weiteren wichtigen Einfluss auf die Phosphatgruppe Der pKa wird durch die Fluorierung

stark erniedrigt Dies hat zur Folge dass zB Mg2+-Ionen nur noch schwach an die

Phosphatgruppe binden (Vogler amp Bridger 1982)

Es hat sich gezeigt das eine CH2-Gruppe zwar der beste sterische Ersatz eines

Sauerstoff-Atoms in Phosphonaten ist dass die elektronische Aumlhnlichkeit durch die

geringe Elektronegativitaumlt des Kohlenstoffs verglichen mit Sauerstoff aber doch sehr

unterschiedlich ist Blackburn hat gezeigt dass Fluoralkylphosphonate bessere Analoga

als Methylenphosphonate sind da sie sowohl sterisch als auch elektronisch einem

Sauerstoff-Atom in biologischen Phosphaten sehr nahe kommen (Blackburn 1981)

OO

HO OH

PO

PC

PHO

N

NN

N

NH2

OOO

HOHO OH

F

F

pCF2ppA 11

Abbildung 24 Difluormethylenadenosin-Triphosphat

Untersuchungen mit szlig γ-Difluormethylen-Triphosphaten haben gezeigt dass diese

Verbindungen biologisch wirksamer sind als die entsprechenden szligγ -Methylen-

Triphosphate aber weniger wirksam als natuumlrliche Phosphate Versuche mit pCF2ppA

(Abbildung 24) haben gezeigt dass pCF2ppA ein guter Inhibitor fuumlr

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 25

Kaninchenmuskelpyruvatkinase und ein gutes Substrat fuumlr Rinderherzadenylatkinase ist

(Blackburn et al 1986)

23 Fluormodifikationen an der Nukleobase

Es gibt drei verschiedene Gruppen von fluormodifizierten Nukleobasen Dies sind

modifizierte Pyrimidine modifizierte Purine und fluormodifizierte Nukleobasen deren

molekulare Struktur weder auf der der Pyrimidine noch auf der der Purine beruht

231 Fluormodifizierte Pyrimidine

Fluor substituierte Pyrimidin Nukleoside wie zB 5-Fluor-2acute-desoxyuridin (FdU 12) oder

5-Trifluormethyl-2acute-desoxyuridin (F3CdU 13) sind als therapeutische Reagenzien

bewaumlhrt (Abb 25) Gegenwaumlrtige Studien befassen sich hauptsaumlchlich mit deren

Pharmakokinetik und dem Einfluss des Fluoratoms auf die Struktur-Wirkungs-Beziehung

und weniger mit neuen synthetischen Methoden

O

OH

HO

NH

N

O

O

F

O

OH

HO

NH

N

O

O

F3C

FdU 12 F3CdU 13

Abbildung 25 Fluormodifizierte Pyrimidin-Nukleobasen

In den letzten Jahren sind Verbindungen mit laumlngeren Seitenketten als Methylgruppen

an C-5 verstaumlrkt in den Mittelpunkt des Interesses geruumlckt da Untersuchungen zu dem

Ergebnis gefuumlhrt haben dass solche Verbindungen eine groumlszligere Aktivitaumlt gegen Herpes

Viren aufweisen Wichtig dabei ist dass diese Verbindungen eine houmlhere Selektivitaumlt

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 26

gegenuumlber der Inhibierung der Herpes Virus Replikation zeigen als die klassischen

Antiherpes Wirkstoffe wie zB 5-Iod-2acute-desoxyuridin oder 5-(Trifluormethyl)-2acute-

desoxyuridin (F3CdU 13) Die Moumlglichkeiten zu C-5 Modifizierungen von Nukleosiden

sind sehr groszlig und viele Verbindungen wurden und werden synthetisiert um den

Zusammenhang zwischen Struktur und antiviraler Aktivitaumlt zu klaumlren Die

Untersuchungen haben aber auch gezeigt dass es nicht die Fluorsubstitution per se ist

die fuumlr die Aktivitaumlt und Selektivitaumlt verantwortlich ist F3CdU 13 weist zB eine relativ

hohe Aktivitaumlt gegenuumlber Herpes Simplex Virus Typ 2 auf Die Einfuumlhrung einzelner

Fluoratome in die Seitenkette erhoumlht die antivirale Aktivitaumlt der Nukleinsaumlure Analoga

Es ist deshalb umso uumlberraschender dass Nukleinsaumluren mit voll fluorierten

Seitenketten ihre antivirale Aktivitaumlt vollstaumlndig verlieren

232 Fluormodifizierte Purine

Nur wenige Beispile sind zu finden welche Purine als antivirale Wirkstoffe untersucht

haben Diese sind schon in den spaumlten sechzigern bzw fruumlhen siebziger Jahre

synthetisiert worden Die sind 2-Fluoradenosin (2FA 14) und 6-Fluornebularin (6FN 15)

(Abbildung 26)

O

HO

HOO

HO

HO

2FA 14 6FN 15

OH OH

N

NN

N

NH2

N

NN

N

F

F

Abb 26 Fluormodifizierte Purin-Nukleobasen

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 27

Durchgefuumlhrte Untersuchungen haben keine antivirale Aktivitaumlt gezeigt

24 Fluormodifikationen an RNA-Oligonukleotiden

Um den Einfluss der aromatischen Fluorsubstituenten auf die Stabilitaumlt von RNA-

Duplexen zu untersuchen wurden die fluoriertrn Basenanaloga in RNA eingebaut Bei

den 24-Difluorobenzen 16 und 46-Difluorobenzimidazol 17 (Abbildung 27) handelt es

sich um universelle Basen die bei der Basenpaarung nicht zwischen den vier

natuumlrlichen Nukleosiden unterscheiden Bei beiden Nukleosiden konnten durch die

Kristallstrukturanalysen C-FhellipH Wasserstoffbruumlcken nachgewiesen werden (Parsch

2002)

OHO

HO

F

F

OHO

HO

F

F

N

N

OH OH

16 17

Abbildung27 Fluormodifizierte Basenanaloga

Die thermodynamischen Untersuchungen legten die Grundlage fuumlr die Entwicklung von

chemisch modifizierten Hammerhead-Ribozymen die in der Lage sind Punktmutationen

zu tolerieren Aus den kinetischen Analysen konnte nachgewiesen werden dass das

Ribozym welches mit dem 2acute-Aminoethyl substituierten 24-Difluorobenzimidazol

modifiziert ist in der Lage ist Punktmutationen zu tolerieren Es weist bei Watson-Crick

bdquomismatchldquo-Basenpaaren im Vergleich zum natuumlrlichen Ribozym eine um Faktor 13

erhoumlhte katalytische Aktivitaumlt auf (Kloumlpfer 2004)

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 28

OHO

HO

F

OHO

HO

F

N

N

OHO

HO

N

N

OHO

HO

F

N

N

F

OH OH OH

OH

F

18

21 22 23

OHO

HO

F

F

OH

19

OHO

HO

F

F

OH

F

20

F

Abbildung 28 Fluormodifizierte Basenanaloga

Die weiteren stabilisierenden Effekte von Fluor auf die RNA-Duplexe wurden durch die

Messungen von thermodynamischen Parametern zwischen zwei fluorierten

Basenanaloga durchgefuumlhrt

Die RNA-Duplexe wurden zwischen allen moumlgliche Kombinationen gebildet Beim

Vergleich von nicht-natuumlrlichen Basepaaren sind die stabilsten Basenpaare mit 235-

Trifluorobenzen 18 Die stabilsten Basenpaare zwischen Benzol- und Benzimidazol-

Modifikationen sind zwischen 24-Difluorobenzen 19 und 245-Trifluorobenzol 20 auf

der einen Seite und 4-Fluorobenzimidazol 21 5-Fluorobenzimidazol 22 und 6-

Fluorobenzimidazol 23 (Abbildung 28) Im Vergleich mit nichtfluorierten Basen zeigen

die fluorierte Basenanaloga geringere Destabilisierung Da sich diese Basenpaare von

dem Benzol und Benzimidazol nur durch die Fluoratome unterscheiden muss die

Stabilisierung der RNA-Duplexe durch Wechselwirkungen des Fluors zustande kommen

(Živković 2005)

3 Aufgabenstellung 29

3 Aufgabenstellung

Das Ziel dieser Arbeit war die Synthese neuartiger artifizieller Basenanaloga Fluorierte

Benzimidazole haben sich als universelle Basen gezeigt (Parsch 2002) Im Vergleich zu

Benzimidazole unterscheiden sich die Indole durch ein Stickstoffatom in Fuumlnfring-

System Dadurch werden die Elektronenverteilung und die Elektronendichte veraumlndert

Ausgewaumlhlte Indol-Bausteine befinden sich in Abbildung 31

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

Abbildung 31 Zu synthetisierende Fluorindol-Nukleoside

3 Aufgabenstellung 30

Um die Effekte auf die RNA-Stabilitaumlt zu untersuchen sollten die

Phosphoramiditbausteine synthetisiert werden Nach erfolgter Synthese der Nukleosid-

Analoga sollten diese in ihre Phosphoramiditbausteine uumlberfuumlhrt und in 12mer RNA-

Straumlnge mittels automatisierter Festphasensynthese eingebaut werden Diese

Oligonukleotide sollten nach erfolgter Aufreinigung und Charakterisierung mittels UV-

und CD-Spektroskopie untersucht werden Dazu sollten RNA Duplexe gebildet und der

Einfluss der synthetisierten Bausteine durch Paarung mit natuumlrlichen Nukleotiden auf die

Stabilitaumlt der Duplexe bestimmt werden Es sollte ermittelt werden ob die fluorierten

Bausteine Wasserstoffbruumlcken bilden koumlnnen und wie groszlig ihre Basenstapelungs- und

Solvatationsbeitraumlge fuumlr die Stabilitaumlt des RNA-Duplex sind Hierzu sollten die

thermodynamischen Daten aus den UV-spektroskopischen Untersuchungen ermittelt

werden Mit Hilfe von CD-Messungen sollte der Einfluss der modifizierten Bausteine auf

die Struktur der RNA-Doppelhelix untersucht werden

Um ein klares Bild zu bekommen wie die Elektronendichte bzw Basenstapelung die

RNA-Stabilitaumlt beeinflusst sollten auch 7-N-Purin Nukleosid als 46-Difluorbenzimidazol

und 9-Deazapurin als 46-Difluorindol Analoga synthetisiert werden (Abbildung 32)

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abbildung 32 Zu synthetisierende 7-N-Purin und 9-Deazapurin-Nukleoside

Soweit moumlglich sollten die modifizierten Bausteine kristallisiert werden um die

Bedeutung der Fluoratome und Basenorientierung auf die Struktur der Nukleoside und

auf die Kristallpackung zu untersuchen

4 Chemische Synthesen 31

4 Chemische Synthesen

Ziel der vorliegenden Doktorarbeit war die Entwicklung und Synthese artifizieller

universeller Nukleobasen die RNA-Duplexe nicht destabilisieren Die Stabilitaumlt von

RNA-Duplexen wurde durch die Bestimmung der thermodynamischen Parameter

untersucht Die gesuchten Molekuumlle sollten zugleich in ihrer Struktur moumlglichst aumlhnlich

zu den natuumlrlichen Nukleosiden sein um die Struktur der resultierenden RNA so wenig

wie moumlglich zu veraumlndern Dabei hat sich Fluor als das beste Mitetikum fuumlr Sauerstoff

erwiesen da es sowohl in der Groumlszlige als auch in der Polaritaumlt dem Sauerstoff am

naumlhesten kommt (Pankiewicz 2000) Diese Voraussetzungen schraumlnkten die Auswahl

fuumlr die gesuchten Molekuumlle stark ein Basierend auf den Ergebnissen unserer

Arbeitsgruppe sollte die Gruppe von fluorierten Indole untersucht werden wobei es sich

bei den fluorierten Nukleosiden um universelle Basen handelt Als genereller Zugang zu

den Indolen dienen die geeignet substituierten Fluorbenzole Ein weiterer bedeutender

Grund fuumlr die Untersuchung war dass Indol als Strukturfragment in vielen Naturstoffen

vorkommt (Abbildung 41)

Alkaloide ( fast alle haben therapeutische Wirkung )

Hormone ( Melatonin )

Farbstoffe ( Indigo Purpur )

Aminosaumlure ( Tryptophan )

4 Chemische Synthesen 32

H2N

CH2

HN

COOH

H

Trp

NH

OHN

O

Indigo

Abbildung 41 Bekannte Naturstoffe mit Indol Strukturfragmente

Die fluorierten Indole wurden so ausgewaumlhlt dass das Fluoratom dieselbe Position wie

bei Fluorbenzimidazolen hat Damit bekommt man ein klares Bild welche Aumlnderungen

wegfallendes Stickstoffatom im Fuumlnfring-System auf die RNA Stabilitaumlt bringt In

Abbildung 42 befinden sich synthetisierte Indol-Nukleoside

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

Abb42 Fluorindol-Nukleoside

46-Difluorindol-Nukleosid wurde als Analogon zu 46-Difluorbenzimidazol synthetisiert

Beim Vergleich der beiden Nukleoside wurde ersichtlich dass das Indol-Nukleosid eine

bessere universale Base ist Diese Ergebnisse haben hier neue

4 Chemische Synthesen 33

Forschungsperspektiven eroumlffnet Ausgehend davon wurden die Methoden aus dem

Bereich der strukturellen Bioinformatik Molekuumlldynamiksimulationen und freie Energie-

Rechnungen verwendet um noch weniger RNA-Duplex destabilisierende Nukleoside zu

finden Es wurden noch zwei Nukleoside so ausgesucht 7-N-Purin-Nukleosid als

Analoga zu 46-Difluorbenzimidazol und 9-Deaza-Purin als Analoga zu 46-Difluorindol

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abb43Modifizierte Basenanaloga

41 Darstellung ausgewaumlhlter artifizieller Basen

411 Darstellung der Fluorindole

Zur Synthese des Fluorindol-Nukleosiden muumlssen zunaumlchst Fluorindole (nicht komerziell

erhaumlltlich) hergestellt werden (Nichols 2000)

Ausgehend vom kaumluflichen Fluorbenzaldehyd wurden im ersten Reaktionsschritt eine 2-

Azido-propenoat Gruppe uumlber den Aldehyd eingefuumlhrt Die Optimierung der Reaktion

erfolgte durch eine verlaumlngerte Reaktionszeit sowie eine erhoumlhte Reaktionstemperatur

Zur Synthese dieser Zwischenprodukte wurde die basische Loumlsung auf -20degC abgekuumlhlt

Nach Zugabe des Aldehydes wurde zunaumlchst bei -20degC und anschlieszligend bei +4degC

geruumlhrt Dadurch wurde die Ausbeute im Vergleich zu allgemein uumlblichen Ergebnissen

der Literatur verdoppelt Die entstandenen Zwischenprodukte wurden nur durch

4 Chemische Synthesen 34

Extraktion gereinigt und direkt weiter eingesetzt Die Zyklisierung erfolgt unter Ruumlckfluss

in Xylen Nach vier Stunden Reaktionszeit wurden die Produkte 24 25 und 26 erhalten

Nach der quantitativen Verseifung mit NaOH wird die Carboxylgruppe durch

Decarboxylierung mit Cudeg als Katalysator in NMP entfernt Nach der Aufreinigung

wurden die fluorierten Indole 27 28 und 29 isoliert (Abbildung 44)

H

O

NH

1 NaOHaq25h

NHC

Cudeg NMP

NH

240degC 6-8h

N3CH2C(O)Me NaOMeMeOH

-20degC (2h) 4degC 12h

R1

R1R1 R1

R2

R2R2 R2

O

OH

C

O

OMe

R1=F R2= H

R1= H R2=FR1R2=F

OCH3

N3

OR1

R2

Xylen

reflux 4-6h

24 R1=F R2= H 67

25 R1= H R2=F 8026 R1R2=F 73

27 R1=F R2= H 5828 R1= H R2=F 81

29 R1R2=F 50

2 HCl

81 R1=F R2= H 99 R1= H R2=F

109 R1R2=F quantitativ

Abb44 Darstellung von Fluorindole 27 28 29

412 Darstellung von 9-N-Deazapurin

Zur Synthese der 9-N-Deazapurin wurde znaumlchst 3H 5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

als basisches Ringsystem synthetisiert (Furneaux 1999) Die Reaktion verlaumluft in zwei

Stufen ohne Aufreinigung Ausgehend von kaumluflichem Isoxazol wurde unter 30minutiger

Reaktion in basischen Bedingungen erst der Isoxazolring geoumlffnet und danach die Base

neutralisiert Ein so gebildetes Zwischenprodukt wurde unter Anionangriff von Diethyl-

aminomalonat unter basischen Bedingungen zyklisiert zu 3-Amino-2-

ethoxycarbonylpyrrol 30 Im naumlchsten Schritt wurde das 3H 5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-

4-on 31 unter Reflux mit Formamidin-acetat als ein Praumlzipitat bekommen Das Produkt

ist ohne Aufreinigung analytisch sauber Die Verbindung 6-Chloro-9-deaza-purin 32

4 Chemische Synthesen 35

wurde aromatisiert durch die Chlorierung Die Reaktion erfolgte mit POCl3 als Reagenz

und auch als Loumlsungsmittel wegen schlechter Loumlslichkeit des Edukts Nach weiteren

drei Stunden Reflux konnte das Produkt 32 als weiszliger Feststoff in 85iger Ausbeute

erhalten werden Das gewuumlnschte Produkt 9-Deazapurin 33 konnte in 76iger

Ausbeute mittels katalytischer Hydrierung erhalten werden (Abbildung 45)

NO EtONaEtOH OEtEtO

OO

NH2

48+72 Std RT

HNEtOO

H2N

H2NCH=NH AcOH

EtOH 16h reflux

HN

N

HN

O

31 46

NO

EtONaEtOHCN

O

HN

N

HN

O

30 min 0-8degC

EtO OEt

O O

NH2

CN

HNHO COOEt

COOEt

-H2O

C

HN COOEt

COOEt

N

HN

NH2

HN CHNH2OEt

O

HN

N

HN

O

POCl3

Reflux 3 Std

N

N

HN

Cl

H2 PdC

10 Std

N

N

HN

30

32 85 33 7631

Abb 45 Darstellung von 9-N-Deazapurin mit mechanistischer Darstellung

42 Glycosylierung Reaktionen

Die Methode zur direkten Glycosylierung der Indolen ist noch nicht bekannt mit

Ausnahme wenn Indol in Position 2 eine aktivierende Gruppe hat Es gibt mehrere

Moumlglichkeiten ein Indol-ribonukleosid zu synthetisieren enzymatisch (Abbildung 46 III)

oder uumlber Indolin (Abbildung 46IV) Die beiden Methoden haben sehr schlechte

4 Chemische Synthesen 36

Ausbeuten Die Methode uumlber Desoxy-nukleosid hat mehrere Syntheseschritte mit

hohen Ausbeuten (Abbildung 46 II)

Abbildung 46 Die Moumlgliche Synthesewege Indol-Ribo-Nukleosid

Erste Methodeauswahl war die direkte Glycosylierung mit geeignet geschuumltzter Ribose

(Abbildung 47) Die Methode war nicht erfolgreich und die Optimierung durch

veraumlnderte Basen und Reaktionszeiten lieferte das gewuumlnschte Produkt in maximaler

Ausbeute von 4 Aufgrund mehrerer entstandener Nebenprodukte von denen nur die

Gewuumlnschte vollstaumlndige Analytik hat war die Trennung erschwert Alle Reaktionen

befinden sich in Abbildung 47 mit tabellarisch vorgestellten Bedingungen der

Reaktionen

INDOL-RIBONUKLEOSID

I Indol+Ribose II Indol + Desoxyribose

III Transfer Glycosilierung

IV Indolin+ Ribose

Mehrere Synhteseschritte

Schlechte Ausbeute Schlechte Ausbeute

4 Chemische Synthesen 37

Abbildung 47 Versuchte Glycosilierungsreaktionen

Die Desoxy-Glycosylierung mit einer geeignet geschuumlzten α-Cl-Desoxyribose liefert das

gewuumlnschte Nukleosid in hohen Ausbeuten Aufgrund des Anionangriffs und einer

kurzen Reaktionszeit liefert die Glycosylierungsreaktion nur reine szlig-Nukleoside

421 Darstellung von 35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid

Zur Synthese der Indol-Nukleoside und des 9-N-Purin-Nukleosids muss zunaumlchst 35-

Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid (Rolland at al 1997) synthetisiert

werden (Abbildung 48) Die Synthese verlaumluft in drei Syntheseschritten ohne

Aufreinigung Als Ausgangsprodukt dient 2-Desoxy-D-Ribose Die Methylierung am

anomeren Zentrum erfolgt unter Saumlurekatalyse mit 1-iger methanolischer HCl-Loumlsung

4 Chemische Synthesen 38

Die kurze Reaktionszeit gewaumlhrleistet dass nur die reaktivste Hydroxygruppe methyliert

wird 34 nicht jedoch die 3 und 5-Position Nach Neutralisation mit NaHCO3 koumlnnen die

Toluoylschutzgruppen eingefuumlhrt werden 35 Diese sind sowohl unter den Bedingungen

der Glycosilierung als auch im sauren Medium der anschlieszligenden Chlorierung stabil

Der wichtigste Punkt dieser Reaktion ist die Chlorierung in einem Temperaturbereich

von bis 25degC faumlllt das gewuumlnschte α-Isomer in konzentrierter Essigsaumlureloumlsung aus

Dieser Reaktionsschritt bestimmt die Reinheit des Produktes Die entstandene α-Chloro-

furanose 36 isomerisiert in saurer Loumlsung Deswegen muss die Reaktion

schnellstmoumlglich beendet und aufgearbeitet werden Maximale HCl Konzentration wird

mit einer Mischung aus Essigsaumlure Wasser und Acetylchlorid erreicht Durch die

Aufarbeitung muss der Rest der Essigsaumlure komplett entfernt werden sonst ist die

Hydrolyse und Isomerisierung bei der Lagerung moumlglich Die erreichten Ausbeuten mit

dieser Reaktionsfuumlhrung variieren zwischen 60 und 70 Das so erhaltene Produkt

enthaumllt weniger als 01 des szlig-Isomeres

OHO

OH

OHAcClMeOH

25 Min RTO

HO

OH

OCH3

p-Me-C6H4-COClPy

RT12 Std

ORO

OR

OCH3

R=p-Me-C6H4-C(O)-

AcClCH3COOHH2O

15 Min

ORO

ORCl

34

35 36 60-70

Abbildung 48 Darstellung von 35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid

421a Die Glycosilierungs-Reaktion von Indole und 9-Deazapurin

Die Synthese des Indol Ribonukleosides und 9-N-Deazapurins besteht aus mehrstufigen

Prozessen Durch Deprotonierung der Nukleo-Base mit Natriumhydrid unter 10

4 Chemische Synthesen 39

minutigen Ruumlhren wird das Anion gebildet Die Glycosylierungsreaktion laumluft sehr

schnell ( 20 bis 30 min ) unter einem Anionangriff Dadurch werden nur reine szlig-

Nukleoside (37) in fast quantitativen Ausbeuten geliefert Die Reaktion findet in der

konzentrierten Loumlsung statt Die Ausbeuten Glycosilierungsreaktionen fuumlr Indole liegen

zwischen 90 und 99 Aufgrund der schlechten Loumlslichkeit des 9-Deazapurin liefert

die Reaktion in dies Fall eine Ausbeute von weniger als 90 Eine Verlaumlngerung der

Reaktionszeit verbessert die Ausbeute nicht weil der α-Cl-zucker isomerisiert wurde

und dadurch auf DC ein zweites Isomer beobachtet werden konnte Nach der

Glycosilierung werden die Toluoylschutzruppen unter basischen Bedingungen

abgespalten (38) Die Reaktion erfolgt mit katalytischer Menge der Bases bei

Raumtemperatur

N

F

F

H

MeCN 10 Min

NaH

N

F

F

OOTol

OTolCl

+20 Min

N

F

F

OTolO

OTol 37 99

MeONaMeOH

RT 2h

N

F

F

OHO

OH 38 98

OsO4 NMO

RT 20Std

N

F

F

OHO

HO OH

TBDPSCl

Pyridin RT 24 Std

N

F

F

OTBDPSO

OH 39 88

N

F

F

OTBDPSO

OMs

MsCl

PyCH2Cl2 4 Std

40 99

N

F

F

OHO

Bu4NF THF

50degC 2 Std

41 99 42 68

Abbildung 49 Synthese von 1acute-Desoxy-1acute-(46-difluorindolyl)-szlig-D-ribofuranose 42 mit mechanistischer Darstellung der Glycosilierungsreaktion

4 Chemische Synthesen 40

Durch die Reaktionsfuumlhrung bedingt koumlnnen keine α-Nukleoside entstehen Dazu

wurden ROESY-NMR Spektren aufgenommen Zur Bestaumltigung der szlig-Nukleoside wurde

die raumlumliche Naumlhe zwischen dem Proton an C1acute und dem Proton an C4acute identifiziert Im

Fall des α-Nukleosides sollten somit keine ROE-Signale zwischen diesen Protonen zu

messen sein Abbildung 410 zeigt einen Ausschnitt aus den ROESY-NMR Spektren

von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol

N

OHO

OHHH

ROE

OHO

OHH

N

F

H

F

Abbildung 410 Ausschnitt eines 400 MHz ROESY-NMR-Spektrums von1-(2acute-

desoxy-β-D-erythro- pentofuranosyl)-7-fluorindol

Die selektive Schuumltzung der 5acute-Hydroxigruppe erfolgt mit TBDPSCl in hohen Ausbeuten

(39) Die Mesylierung der 3acute-Hydroxigruppe liefert das komplett geschuumltzte Nukleosid

(40) in quantitativer Ausbeute Mittels tetra-Butylamoniumfluorid erfolgt die Entschuumltzung

4 Chemische Synthesen 41

von 5acute- und Eliminierung der 3acute-Gruppe in einem Reaktionsschritt (Abbildung 49 41)

Mit Osmiumtetroxyd als Katalysator wird die Doppelbindung in Anwesenheit von N-

Methylmorpholin-4-oxid und Wasser- dixydroxyliert (42) Die Mechanistische

Darstellung der Dihydroxylierungsreaktion befindet sich in Abbildung 411 Die

Gesamtausbeute der erhaltenen Nukleoside variiert zwischen 45 und 70

RR

OH

OH

H2O

OsO

O

O

O

R

R

O

O

Os

O

O

NMO

NMM

R

R

O

O

Os

O

O

R

R

O

O

Os

R

R

O

O O

R

RO

Os

R

R

O

O

OH

O

OH

H2O

RR

OH

OH

H2O

RR

R

RO

Os

R

R OO

O

2-

411 Mechanistischer Darstellung der Dihydroxilierungsreaktion mit OsO4

Alle synthetisierten Nukleoside wurden auch als Ribonukleoside durch

Kristallstrukturanalyse nachgewiesen Die Kristallstruktur des 6-Fluoroindol-Nukleosids

befindet sich in Abbildung 412

4 Chemische Synthesen 42

Abbildung 412 Kristallstruktur von 6-Fluoroindol-Nukleosid

421b Glycosilierung von 7-N-Purin

Die Glycosilierungsreaktion zum Nukleosid wurde nach der Methode von H Vorbruumlggen

durchgefuumlhrt (Vorbruumlggen 1981a) Diese fuumlr Purine und Benzimidazole geeignete

Nukleosidsynthese liefert unter Friedel-Krafts-Katalyse szlig-N1-verknuumlpfte Nukleoside in

hohen Ausbeuten Basierend auf der Silyl-Hilbert-Johnson-Reaktion wird bei der

Vorbruumlggen- Glycosilierung ein peracetylierter Zucker 44 mit einer Nukleobase in

Acetonitril in Anwesenheit eines schwachen Friedel-Krafts-Katalysators oder einer

Lewissaumlure wie zB (Trimethylsilyl)trifluormethansulfonat umgesetzt Hierbei finden drei

Prozesse statt

bull die Bildung eines elektrophilen Zuckerkations 45 unter Nachbargruppenbeteiligung

bull die Silylierung der Nucleobase mit NO-Bis(trimethylsilyl)acetamid (BSA) idealerweise

unter Bevorzugung der Position N1

bull die Reaktion zum Nukleosid unter Beteiligung der beiden Komponenten

Die Reaktion verlaumluft unter thermodynamischer Kontrolle und liefert reine szlig-Nukleoside

da die silylierte Nukleobase nur von einer Seite die Zuckerebene angreifen kann

(Abbildung 413) Das intermediaumlre Zuckerkation 45 entsteht durch Abspaltung eines

Trimethylsilylacetylesters Der protonierte Fuumlnfring steht dann in der α-Position an der

4 Chemische Synthesen 43

Ribose Die Silylierung der Nukleobase 43 welche die Loumlslichkeit des Purins 43 in

Acetonitril deutlich erhoumlht liefert aufgrund der Delokalisation des N-Wasserstoffs zwei

Intermediate Die gewuumlnschte N7-silylierte Nukleobase und das N9-Isomer Folglich

erhaumllt man nach Umsetzung mit dem Zuckerkation 45 ein Produktgemisch aus 2acute3acute5acute-

Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 7-N-purinyl)-szlig-D-ribofuranose 46 und 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-

desoxy-1acute-( 9-N-purinyl)-szlig-D-ribofuranose 47

N

NN

NH

N

NN

N

N

NN

N

Si

Si

+BSA

N

NN

N

OAcO

AcO OAc

+

46 18O

AcO

AcO OAc

OAcO

AcO

AcO O

O

TMSOTf

NaOMeMeOH

48 97

OTf

43

4544

N

NN

N

OAcO

AcO OAc 47 66

N

NN

N

OHO

HO OH

Abbildung 413 Synthese von 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purinyl)-szlig-D-ribofuranose 48 mit mechanistischer Darstellung der Glycosilierungsreaktion nach Vorbruumlggen

Das Produktverhaumlltnis im aufgefuumlhrten Beispiel betraumlgt 137 Die Unterscheidung der

beiden Isomere war mittels 2D-NMR-Spektroskopie moumlglich In ROESY-Experimenten

4 Chemische Synthesen 44

konnte fuumlr das gewuumlnschte Isomer 46 ein intensiver Kreuzpeak H1acute und H6 und eine

schwache Kupplung zwischen H5acute und H6 Die Aufnahme des Spektrums der

Verbindung 47 zeigte diese Kupplungen nicht

Fuumlr die Deacetylierung von 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(7-N-purinyl)-szlig-D-

ribofuranose 46 bieten sich zwei chemische Varianten an Zum einen die Abspaltung der

Schutzgruppe unter milden basischen Bedingungen durch 20-stuumlndiges Ruumlhren in

ammoniakalischem Methanol (Neilson 1971) Ammoniakalisches Methanol kann durch

Einleiten von NH3 in MeOH bei -20degC hergestellt werden und ist bei dieser Temperatur

lagerbar Die Reaktion verlaumluft in guten Ausbeuten Das waumlhrend der Reaktion

entstehende Acetamid ist jedoch relativ schwer abtrennbar und fuumlhrt bei der

Auftrennung zu Ausbeuteverlusten Aus diesem Grund wie auch wegen der langen

Reaktionszeit wurde auf die klassische Entschuumltzung durch katalytische Mengen von

Natrium-Methanolat zuruumlckgegriffen Die Reaktion erfolgt in absolutem Methanol bei

Raumtemperatur und ist nach Zutropfen des Methanolats bei einstuumlndigem Ruumlhren

beendet Die Aufreinigung des entschuumltzten Nukleosids 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purinyl)-szlig-D-

ribofuranose 48 erfolgt uumlber eine Saumlulenchromatographie

43 Synthese der RNA-Bausteine

Zur Synthese eines in der RNA-Festphasensynthese kupplungsfaumlhigen Bausteines

muumlssen zunaumlchst die 5acute- und die 2acute-Hydroxygruppen orthogonal geschuumltzt werden

Anschlieszligend erfolgt die Phosphitylierung zum Phosphoramidit

431 Dimethoxytritylierung der 5acute OH-Funktion

Als Standardschutzgruppe in der Nukleosidchemie fuumlr die 5acute-Position hat sich die 44acute-

Dimethoxytriphenylmethylgruppe etabliert Diese kann in guten Ausbeuten eingefuumlhrt

werden und waumlhrend der Oligonucleotid-Festphasensynthese schnell und effizient mit

Trichloressigsaumlure (TCA) abgespalten werden Dabei wird die Menge an abgespaltenem

Tritylkation detektiert und zur Verfolgung der Kupplungsausbeute und -effizienz

herangezogen

4 Chemische Synthesen 45

Die 44acute-Dimethoxytriphenylmethylgruppe wird bei Raumtemperatur in Pyridin und

Triethylamin eingefuumlhrt (Abbildung 414 Smith 1962 Schaller 1963) Aufgrund der

hohen Reaktivitaumlt des primaumlren 5acute-Alkohols erfolgt die Reaktion selektiv an dieser

Position Das bei der Reaktion entstehende HCl wird durch den Uumlberschuss an Pyridin

abgepuffert Alle Nukleoside konnten in sehr guten Ausbeuten hergestellt werden

OHO

HO OH

N

F

ODMTrO

HO OH

12 eq DMTrCl

Pyridin Et3N

N

F

50 7549

Abb414 Synthese der tritylierten Verbindung 50

432 Die TBDMS-Schutzgruppe

Zur Protektion der 2acute-Hydroxygruppe waumlhrend der RNA-Festphasensynthese werden

ia Silylschutzgruppen verwendet (Ogilvie 1974a amp 1978b) Diese koumlnnen nach

erfolgter Oligoribonukleotidsynthese mit Fluoridionen abgespalten werden (zur RNA-

Festphasensynthese und der Aufreinigung von Oligonukleodtiden (siehe Kapitel 6 und

11) In den letzten Jahren hat sich die tert-Butyldimethylsilyl(TBDMS)-Gruppe als

Standard in der Phosphoramiditchemie durchgesetzt

Zur Synthese 2acute-TBDMS-geschuumltzter Nukleoside werden die 5acute-geschuumltzten Nukleoside

in einer 11-Mischung aus Pyridin und THF geloumlst und mit tert-Butyldimethylchlorsilan

4 Chemische Synthesen 46

(1M Loumlsung in THF) versetzt (Abbildung 415) Dabei entsteht immer ein Gemisch aus

dem 2acute- und 3acute-Regioisomer Der Zusatz von Silbernitrat bewirkt eine Steigerung des

Anteils an 2acute-O-tert-Butyldimethylsilyl-substituiertem Produkt (Hakimelahi 1982)

Zudem ermoumlglicht das cis-Diol-System der Ribose eine Wanderung der Schutzgruppe

von der 2acute-Position zur thermodynamisch guumlnstigeren 3acute-Position (Jones amp Reese

1979) Dies wird vor allem in polaren Loumlsungsmitteln beobachtet und traumlgt zu deutlichen

Ausbeuteverlusten bei

ODMTrO

HO OH

ODMTrO

HO OTBDMS

THFPy RT 20 Std

NF N

F

F F

ODMTrO

TBDMSO OH

NF

F

+

52 40 53 38

TBDMSClAgNO3

51

Abbildung 415 Einfuumlhrung der TBDMS-Schutzgruppe

Die Trennung der 2acute- und 3acute-Regioisomeren war in alle Faumlllen nur uumlber praumlparative

HPLC moumlglich Die Charakterisierung und Unterscheidung der Isomeren erfolgte durch

1H1H-COSY-NMR-Spektroskopie

433 Phosphitylierung

Die Umsetzung des 5acute- und 2acute-geschuumltzten Nukleosids 52 zu kupplungsfaumlhigem

Monomeren das in der RNA-Festphasensynthese eingesetzt werden kann erfolgt mit 2-

Cyanethyldiisopropylchlorphosphoramidit Dieses kann in zwei Substitutionsreaktionen

aus PCl3 3-Hydroxypropionitril und Diisopropylamin hergestellt werden (Sinha 1983)

Zur Synthese des nukleosidischen Phosphoramidits 54 (Abbildung 416) wurden die

Verbindungen in Acetonitril geloumlst mit Collidin und N-Methylimidazol als Aktivator

versetzt und auf 0degC abgekuumlhlt Nach Zugabe des Phosphitylierers wurde zunaumlchst im

4 Chemische Synthesen 47

Eisbad und anschlieszligend bei Raumtemperatur geruumlhrt Um die Bildung von H-

Phosphonaten zu vermeiden ist darauf zu achten dass nur kurze Zeit bei

Raumtemperatur geruumlhrt wird

ODMTrO

HO OTBDMS

ODMTrO

O OTBDMS

P CNN

(iPr)2NP(Cl)OCH2CH2CNN-Me-Imidazol

sym-Collidin CH3CN0degC RT 40 Min

NF N

F

F F

52 54 68

Abb 416 Synthese der Phosphoramidit 54

Bei der Isolierung des Reaktionsproduktes ist zur Abtrennung des sym Collidins mit

chromatographischen Methoden oft ein zweiter Trennschritt notwendig Wird bei der

Aufarbeitung die organische Phase jedoch mit 001M Zitronensaumlure ausgeschuumlttelt geht

das Collidin durch Protonierung direkt in die waumlssrige Phase uumlber (Wozninak 1997) Die

Dimethoxytrityl-Schutzgruppe ist unter diesen Bedingungen stabil und man erhaumllt

bereits vor der saumlulenchromatographischen Trennung ein relativ sauberes Rohprodukt

Das gewuumlnschte Phosphoramidit kann dann mit einer kurzen Chromatographie-Saumlule

schnell und effizient isoliert werden

Bei der Reaktion entstehen als Produkt zwei Diastereomere welche bei der

Aufreinigung uumlber praumlparative Duumlnnschichtchromatographie nicht getrennt werden

muumlssen Beide Isomere koumlnnen in der Festphasensynthese eingesetzt werden Das

TBDMS-geschuumltzte Phosphoramidit 54 konnte in einer Ausbeute von 68 hergestellt

werden Die Charakterisierung der Phosphoramidite erfolgte sowohl uumlber 1H-NMR-

Sprektroskopie und ESI-Massenspektrometrie als auch uumlber 31P-NMR (Abbildung 417

und Abbildung 418)

4 Chemische Synthesen 48

00101020203030404050506060707080809090100100110110120120130130140140150150160160170170180180190190 Abb417 31P-NMR-Spektrum von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert- butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- 5-fluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose 57

Abb418 31P-NMR-Spektrum von 5acute-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (4-fluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose 56

4 Chemische Synthesen 49

44 Syntheseuumlbersicht

Zur besseren Uumlbersicht der in Kapitel 4 vorgestellten Synthesen ist in Abbildung 419

der Syntheseweg zu den Indol-Amiditen 54-59 Abbildung 420 beschreibt die

Darstellung des 7-N-Purin-Amidit und die Abbildung 421 die Darstellung des 9-

Deazapurin-Amidit

4 Chemische Synthesen 50

R=p-Me-C6H4-CO

1 NaHMeCN 10 Min

20 MinMeONaMeOH

RT 2h2

2 MsClPyCH2Cl245hRTBu4NF THF

50degC 2h

OsO4 NMO

20h RT

N

R4

R2

R1

R3

OHO

OH

N

R4

R2

R1

R3

OTolO

OTol

1TBDPSClPy24hRT N

R4

R2

R1

R3

OTBDPSO

OMs

N

R4

R2

R1

R3

OHO

N

R4

R2

R1

R3

OHO

HO OH

N

R4

R2

R1

R3

H

DMTrCl Pyridin Et3N

RT 24h

OTolO

OTolCl

N

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

HO OH

TBDMSClTHFPyr AgNO3

RT 20hN

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

TBDMSO OH

N

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

HO OTBDMS

+

NP

OCN

Cl

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CN

N

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

O OTBDMS

PCNN

55 R1 R2 R3 R4= H56 R1=F R2 R3 R4= H57 R2=F R1 R3 R4= H58 R3=F R2 R3 R4= H59 R4=F R1 R2 R3= H54 R1R3=F R2 R4= H

Abbildung 419 Synthese der Phosphoramidite 54-59

4 Chemische Synthesen 51

O

AcO

OAcN

N NH

N

OAc

AcO

+BSA TMSOTf

CH3CNMicrowelle

O

HO OH

HO

N

NN

N

O

AcO OAc

AcO

N

NN

N

O

AcO OAc

AcO

N

NN

N

+

46 18 47 66

MeONaMeOH

DMTrCl Pyridin Et3N

RT 24h

O

HO OH

DMTrO

N

NN

N

TBDMSCl THFPyr AgNO3

RT 20h

O

HO OTBDMS

DMTrO

N

NN

N

O

TBDMSO OH

DMTrO

N

NN

N

+

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CNN

PO

CN

Cl

O

O OTBDMS

DMTrO

N

NN

N

PCNN

63 62

43 44

48 97

60 58

61 36 62 33

Abbildund 420 Synthese des 7-N-Purin Phosphoramidits 63

4 Chemische Synthesen 52

NO EtONaEtOH OEtEtO

OO

NH2

48+72 Std RT

HNEtOO

H2N

H2NCH=NH AcOH

EtOH 16h reflux

HN

N

HN

O

POCl3

Reflux 3 Std

N

N

HN

Cl

H2 PdC

10 Std

N

N

HN

R=p-Me-C6H4-CO

1 NaHMeCN 10 Min

20 Min2O

TolO

OTolCl

N

N

N

OTolO

OTol

MeONaMeOH

RT 2h

N

N

N

OHO

OH

N

N

N

OTBDPSO

OMs

2 MsClPyCH2Cl245hRT

1TBDPSClPy24hRT Bu4NF THF

50degC 2h

OsO4 NMO

20h RT

N

N

N

OHO

N

N

N

OHO

HO OH

DMTrCl Pyridin Et3N

RT 24h

N

N

N

ODMTrO

HO OH

TBDMSClTHFPyr AgNO3

RT 20h

N

N

N

ODMTrO

TBDMSO OH

N

N

N

ODMTrO

HO OTBDMS

+

NP

OCN

Cl

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CN

N

N

N

ODMTrO

O OTBDMS

PCNN

72 73

30 31 46

32 85 64 85

65 76 66 75

67 93 68 36

69 54 70 32 71 32

Abbildung 421 Synthese des 9-Deazapurin Phosphoramidits 61

4 Chemische Synthesen 53

45 Abasischer Baustein

Fuumlr umfassende Untersuchungen zu Basenstapelungswechselwirkungen gehoumlrt ein

Vergleich der zu untersuchenden Verbindungen mit einem abasischen Baustein Ein

abasischer Baustein traumlgt keine Nukleobase und kann somit nicht durch

Basenstapelungswechselwirkungen zur Stabilitaumlt einer Doppelhelix beitragen

Ausgehend von D-Ribose wurde erst 235-Tri-O-benzyl-ribofuranose synthetisiert Um

einen abasischen Baustein zu erhalten muss die Hydroxylgruppe an C1 entfernt

werden Dazu wurde Ausgangprodukt 73 in Acetonitril geloumlst und mit Bortrifluorid-

Ethyletherat und Triethylsilan versetzt (Purdy et al 1994) Nach einer Reaktionszeit von

15 Stunden ist die Reaktion beendet Im Gegensatz zu den Dehydroxylierungen der C-

Nukleoside wird die Reaktion bei Raumtemperatur durchgefuumlhrt Nach Aufarbeitung

erhaumllt man 235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose 74 in 884 iger Ausbeute

Die Abspaltung der Schutzgruppen verlief in EthanolCyclohexen-Loumlsung mit

Palladiumhydroxid (20) auf Kohle (Hossain et al 1998) in guten Ausbeuten Bei der

Reaktion handelt es sich wie bei den C-Nukleosiden um eine Transfer-Hydrogenolyse

bei der Cyclohexen als Wasserstoff-Donor fungiert (Hanessian et al 1981) Nach vier

Stunden sieden unter Ruumlckfluszlig sind alle drei Benzyl-Schutzgruppen abgespalten und 1-

Desoxy-D-ribofuranose 75 wird mit 953 iger Ausbeute als farbloser Feststoff erhalten

Die folgenden Syntheseschritte zum Amidit sind den der anderen bisher beschriebenen

Amiditbausteine aumlhnlich Zuerst wird die 5acute-Hydroxylfunktion mit Dimethoxytriphenyl-

methylchlorid geschuumltzt Die anschlieszligende Schuumltzung mit TBDMSCl in PyridinTHF in

Gegenwart von Silbernitrat liefert wie erwartet ein Isomerengemisch aus an 2- bzw 3-

Position geschuumltztem Zucker Im Gegensatz zu allen anderen bisher beschriebenen

Benzol- und Benzimidazol-Nukleosiden zeigen beide TBDMS geschuumltzten Isomere des

abasischen Bausteins keine Wanderungstendenz der TBDMS Schutzgruppe Aus

diesem Grund kann anhand der Ausbeuten der Einfluss des Silbernitrates auf die

Groumlszligenordnung des Isomerenverhaumlltnisses gezeigt werden Das fuumlr die weitere

Synthese benoumltigte 2-TBDMS geschuumltzte Isomer 78 entsteht 22-fach haumlufiger als das

3-TBDMS geschuumltzte Isomer 77 (603 zu 273 )

4 Chemische Synthesen 54

TBDMSClTHFPyr AgNO3

RT 20 StdO

DMTrO

TBDMSO OH

ODMTrO

HO OTBDMS

+

NP

OCN

Cl

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CN

ODMTrO

O OTBDMS

PCNN

OBnO

BnO OBn

OHBF3OEt2 Trietylsilan

CH3CN 15 StdO

BnO

BnO OBn

Pd(OH)2

n-HexanEtOHReflux 4 Std

OHO

HO OH

DMTrCl Et3N

Py RT 4 Std

ODMTrO

HO OH

79 48

78 6077 27

74 88 75 95

76 86

73

Abbildung 422 Syntheseuumlbersicht fuumlr 3-O-(2-Cyanethoxydiisopropylphosphin)-5-O-

(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribo-furanose 79

Die Phosphitylierung von 5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-

butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-ribofuranose 78 liefert unter klassische Bedingungen das

gewuumlnschte Produkt 79 mit einer Ausbeute von 478 (Abbildung 422)

5 Kristallstrukturanalysen 55

5 Kristallstrukturanalysen

Ein Kristall ist ein geordnetes supramolekulares System und entsprechend Dunitz bdquoa

supramolecular par excellenceldquo (Dunitz 1996) Die Roumlntgen Einkristallstrukturanalyse

liefert genaue Informationen uumlber die Strukturen von molekularen Komplexen und die

Nichtbindenden Wechselwirkungen zwischen den Atomen im festen Zustand Diese

Technik hat sich zur bedeutendsten in der Strukturaufklaumlrung entwickelt

Alle Datenbanken die Informationen uumlber Kristallstrukturen erhalten sind

exponential gewachsen und werden genutzt um Informationen uumlber chemische

Wechselwirkungen zu erhalten

Die sind die Grundlagen fuumlr die intensive Untersuchung klassischer H-bindungen und

in letzten Zeit werden sie genutzt um schwaumlchere H-Bindungen beispielsweise C-

HO C-HhellipN C-HhellipCl zu untersuchen und aktuell werden C-HhellipF-C

Wasserstoffbruumlcken betrachtet Die Richtung die Energien die Entfernung relativ zu

den van der Waals Radien und Bindungslaumlngen sind nuumltzliche Kriterien um H-

Bruumlcken zu klassifizieren In diesem Zusammenhang sind C-Hπ Wechselwirkungen

als Wasserstoffbruumlcken definiert worden

Es koumlnnen Parallelen zwischen der Strukturaufklaumlrung aus Modellsystemen in

fluumlssiger Phase und denen die die Supramolekulare Natur eines molekularen

Netzwerks im festen Zustand definieren gezogen werden

51 Bragg-Gleichung

Roumlntgenstrahlung entsteht wenn in einem Atom die inneren Elektronen ihre Bahn

um den Kern aumlndern und dabei Energie abgeben oder wenn schnelle Elektronen um

die Kurve fliegen oder abrupt gebremst werden Wilhelm Conrad Roumlntgen entdeckte

5 Kristallstrukturanalysen 56

im Jahr 1895 zufaumlllig eine neue Art von Strahlung Er wusste nicht welcher Natur sie

war und nannte sie X-Strahlung

Trifft Roumlntgenstrahlung auf einen Kristall so wird dieser von einem Groszligteil der

Strahlung ungehindert durchdrungen Allerdings wird auch beobachtet dass

Strahlungsanteile durch den Kristall zum Teil erheblich abgelenkt werden ein

Phaumlnomen das man als Roumlntgenbeugung bezeichnet Montiert man hinter dem

Kristall eine Fotoplatte um die abgelenkten Strahlungsanteile sichtbar zu machen

erhaumllt man darauf charakteristische Muster Ursache hierfuumlr ist nach einer

klassischen Vorstellung die Reflexion oder Beugung von Roumlntgenstrahlung an

Schichten innerhalb des Kristalls die sich wie halbduchlaumlssige Spiegel (Abbildung

51) verhalten so genannten Netz- oder Gitterebenen

Nur wenn die Bragg Gleichung erfuumlllt ist dann wird die maximale Intensitaumlt vom

Kristall gebeugt (BraggampBragg 1913)

nλ=2d sin(θ)

Abbildung 51 Braggsche Reflexionsbedingung

λ-Wellenlaumlnge

d-Netzebenenabstand

θ-Glanzwinkel

n-ganze Zahl

5 Kristallstrukturanalysen 57

52 Kristallstrukturanalysen der Nukleosidanaloga

Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen von allen Fluorindol-Nukleosiden und von

7-N-Purin-Nukleosid Einkristalle und daraus Kristallstrukturen zu erhalten Die

Kristalle wurden aus Wasser oder aus einer Mischung aus Methanol und Wasser bei

Raumtemperatur oder bei 4degC erhalten Die vollstaumlndigen Datensaumltze der

Roumlntgenstrukturanalysen befinden sich in Anhang Teil A Alle Kristalldaten sind in

Tabelle 51 gezeigt

Nukeosid kristallisiert

aus

Temperatur [ degC ]

Kristallsystem Raumgruppe Zucker-konformation

4FI MethanolWasser 4degC monoklin P21 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

5FI Methanol 4degC orthorombisch P212121 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

6FI Methanol 4degC orthorombisch P212121 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

7FI Methanol 4degC monoklin C2 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

46DFI Methanol 4degC orthorombisch

P212121 C3acute-endo

7NP MethanolWasser 4degC orthorombisch

P212121 C2acute-endo

Tabelle 51 Kristalldaten des Nukleosidanaloga

Alle erhaltenen Kristalle sind entweder in einem orthorombischen oder in einem

monoklinen Kristallsystem kristallisiert Die Kristalle weisen immer eine hydrophile

Schicht aus den Fluoraromaten auf

Die FH Abstaumlnde zwischen dem Fluoratom und einem Wasserstoffatom welches

sich in ortho-Position zu einem Fluoratom eines im Kristall gegenuumlberliegenden

Molekuumlls befindet variiert zwischen 230 Aring bei 7FI und 269 Aring bei 4FI Die

5 Kristallstrukturanalysen 58

gemessenen FH Abstaumlnde sind deutlich kuumlrzer als die Summe der van-der-Waals

Radien von Fluor und Wasserstoff mit 255 Aring auszliger bei 4FIwobei dieser Abstand

269 Aring betraumlgt somit kann von FH Wechselwirkungen gesprochen werden

Bedingt durch die FH Wasserstoffbruumlcke wird die Orientierung der Nukleoside

zueinander veraumlndert

Kristallpackungen von aromatischen Systemen sollten eine Fischgraumlten-Struktur

aufweisen Die Kristallpackungen der Fluorphenyl-nukleoside und Fluorindolyl-

nukleoside (Abbildung 52 a) weisen alle keine Fischgraumlten-Struktur auf Durch die

FH Wasserstoffbruumlcke kommt es zu einer gegenuumlberliegenden Orientierung der

Nukleoside (Abbildung 52 b) Die FH Wasserstoffbruumlcken ziehen sich wie ein Netz

durch den Kristall Dies ist in Abbildung 52 verdeutlicht Die gestrichelten Linien

sollen dabei die Wasserstoffbruumlcken symbolisieren

a) b)

Abbildung 52 a) Kristallpackung von 1acute-Desoxy-1acute-phenyl-szlig-D-ribofuranose b) Kristallpackung von 1acute- Desoxy-1acute-(6-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

Die Orientierung der Nukleobasen zueinander ist aufgehoben Stattdessen nehmen

die Nukleobasen eine Orientierung ein wie sie von Molekuumllen mit starken

Basenstapelungswechselwirkungen bekannt ist

5 Kristallstrukturanalysen 59

Im Fall der Kristallpackung von 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose kann man

eine andere Kristallpackung erkennen Diese Kristallpackung zeigt keine Base ndashBase

Wechselwirkung auszliger π-π Stacking Die Molekuumlle sind so orientiert dass die Base

immer mir einer Zucker-Schicht verbunden ist (Abbildung 53) Das bedeutet dass

immer eine Zucker-Untereinheit bzw eine aromatische Nukleobase eine Schicht

bilden

Abbildung 53 Kristallpackung von 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Zusammenfassend laumlsst sich uumlber die erhaltenen Kristallstrukturen sagen dass die

Grundstruktur durch OH Wasserstoffbruumlcken und den hydrophilen ndash lipophilen

Aufbau der Nukleoside dominiert wird Wenn Fluor durch seine Position an der

5 Kristallstrukturanalysen 60

aromatischen Nukleobase aber in der Lage ist FH Wasserstoffbruumlcken auszubilden

so sind diese doch stark genug um die resultierende Kristallpackung fundamental zu

veraumlndern Immer wenn Fluor eine Wasserstoffbruumlcke eingeht kommt es nicht zu der

erwarteten Fischgraumlten-Struktur sondern zu einer Orientierung der Nukleobasen

zueinander Die gemessenen FH Wasserstoffbruumlcken gehoumlren zu den staumlrksten

ihrer Art dh sie weisen mit die kuumlrzesten bekannten FH Abstaumlnde auf (auszliger bei

1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose In Abbildung 54 ist das von Thalladi

und Mitarbeitern (Thalladi et al 1998) gefundene Ergebnis einer Suche in der

Cambridge Structural Database fuumlr FH Abstaumlnde und Winkel von

Wasserstoffbruumlcken des Typs Cspsup2-FH-Cspsup2 zu sehen Die in dieser Arbeit

untersuchten Molekuumlle sind als rote Kreise in der Abbildung hinzugefuumlgt

Abb 54 C-FH Abstaumlnde und Winkel von Wasserstoffbruumlcken des Typs Cspsup2-FH-

Cspsup2 (Thalladi et al 1998) ergaumlnzt mit den in Arbeit von DrAleksandra

Zivkovic (gruumln) und DrJoumlrg Parsch (rot) und von dieser Arbeit (blau)

gefundenen Werten

Mit 230 pm ist der FH Abstand bei 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorphenyl)-szlig-D-ribofuranose

kristallisiert aus Methanol bei 20degC sogar der kuumlrzeste bisher in der Literatur

bekannte FH Abstand des Typs Cspsup2-FH-Cspsup2Dieser Wert ist von DrJoumlrg Parsch

5 Kristallstrukturanalysen 61

gemessen werden Die gleiche Abstand nur mit einem anderem Winkel zeigt 1acute-

Desoxy-1acute-(7-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

6 Oligonukleotide 62

6 Oligonukleotide

61 Synthese von Oligonukleotiden

Oligonukleotide sind langkettige Molekuumlle die aus einer beliebigen Abfolge von

Nukleotiden aufgebaut sind Durch die Entwicklung der Oligonukleotid-

Festphasensynthese wurde die rasche routinemaumlszligige Synthese von

Oligonukleotiden ermoumlglicht Der Aufbau von Oligonukleotiden aus Monomeren in

beliebiger Sequenz war ein Meilenstein in der Geschichte der Nukleinsaumlurechemie

und ermoumlglichte die Fortschritte auf dem Gebiet der therapeutische Oligonukleotide

und der Biotechnologie im Allgemeinen Die Grundlagen dafuumlr wurden durch Diester-

Triester- und die H-Phosphonatmethod Mitte der 70er Jahre des letzten

Jahrhunderts gelegt (Letsinger 1975 Letsinger 1976) R Letsinger konnte dabei auf

die Ergebnisse von Merrifield zuruumlckgreifen der die Festphasensynthese fuumlr

Polypeptide entwickelte (Merrifield 1963) Die Synthese an der festen Phase bietet

neben den hohen Ausbeuten an Oligonukleotid eine Reihe von Vorteilen Neben der

Automatisierbarkeit sind hohe Kupplungsausbeuten einfache Spuumllschritte zur

Entfernung uumlberschuumlssiger Reagenzien und eine einmalige effiziente Aufreinigung

am Ende der gesamten Synthese zu nennen

62 Die Phosphoramidit-Methode

Als Standardmethode zur Festphasensynthese von Oligonukleotiden hat sich jedoch

die Phosphoramidit-Chemie durchgesetzt (Beaucage amp Caruthers 1981 Sinha et al

1983 Caruthers 1987)

6 Oligonukleotide 63

Eine orthogonale Schutzgruppenstrategie ermoumlglicht die selektive Abspaltung

bestimmter Gruppen waumlhrend der Synthese und fuumlhrt somit zu einer effizienten

Kupplung der Phosphoramidite an die immobilisierten Nukleotide Die Synthese wird

auf Glaskuumlgelchen mit definierter Porenweite (CPG engl controlled pore glass 500

oder 1000 Aring Porengroumlszlige) als fester Phase durchgefuumlhrt Diese polymere Matrix ist im

verwendeten Loumlsungsmittel Acetonitril unloumlslich und inert Das erste Nukleosid ist

uumlber seine 3acute-Hydroxygruppe mittels eines basenlabilen Linkers (zB Succinyllinker)

mit der festen Phase verknuumlpft

ODMTrO

O OTBDMS

B

ODMTrO

HO OTBDMS

B

+1) 1H-tetrazol

2) Oxidation

PCNN

ODMTrO

O OTBDMS

B

PNC

O

OO

O OTBDMS

B

CPG

Abbildung 61 Phosphoramidit-Methode Die Synthese erfolgt in 3acute rarr 5acute-Richtung Der Zyklus wird durch die Entschuumltzung

der 5acute-Hydroxylgruppe mit 3iger Trichloressigsaumlure gestartet Die nach jedem

Kupplungsschritt durchgefuumlhrte Oxidation liefert den Phosphattriester (Abbildung

61) Durch die Aktivierung mit Tetrazol wird der Amiditbaustein zu einer sehr

reaktiven Spezies die zu so gut wie keine Nebenreaktionen zeigt

6 Oligonukleotide 64

Abbildung 62 Oligonukleotid-Festphasensynthesezyklus nach Caruthers

6 Oligonukleotide 65

63 Synthetisierte Oligonukleotide

Alle in dieser Arbeit synthetisierten Oligonukleotide wurden nach der Phosphoramidit-

Methode im 1 micromol Maszligstab an Syntheseautomaten PerSeptive Biosystems (Modell

Expedite 8905) hergestellt Es wurden vorgefertigte Saumlulen von PerSeptive

Biosystems mit CPG-Traumlgermaterial die das erste Nukleosid tragen eingesetzt Die

Standardnukleosidphosphoramidite und die uumlbrigen Synthesechemikalien sind

kommerziell erhaumlltlich (siehe Chemikalienliste) Die Standardkupplungszeit von 10

Minuten fuumlr RNA-Bausteine wurde fuumlr alle modifizierten Nukleotide uumlbernommen Bei

allen Oligonukleotiden wurde bei der Synthese die finale

Dimethoxytriphenylmethylgruppe abgespalten Zur besseren Uumlbersichtlichkeit

wurden die modifizierten Nukleoside die alle in RNA eingebaut wurden mit den in

Abbildung 63 aufgefuumlhrten Abkuumlrzungen versehen

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

N

N

9DP

OO

O OH

AS

Abbildung 63 Verwendete Abkuumlrzungen fuumlr die in RNA eingebauten modifizierten Nukleotide

6 Oligonukleotide 66

In dieser Arbeit wurden nur RNA Oligonukleotide untersucht die Duplexe bilden

koumlnnen Es wurden ein Adenosin-reicher Strang und ein Uridin-reicher Gegenstrang

synthetisiert Alle anderen Straumlnge gleichen diesen beiden in ihrer Sequenz mit

Ausnahme der in der Mitte der Straumlnge befindlichen Stelle fuumlr den Einbau der

modifizierten Nukleotide (S 5 bis S 25 Tabelle 61) Schlieszliglich wurden noch drei

13mer Oligonukleotide (S 26 amp S 27 amp S 28) fuumlr Untersuchungen der

Basenstapelungswechselwirkungen (Tabelle 62) synthetisiert

Name Uridin reiche Straumlnge Name Adenosin reiche Straumlnge

S1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3 S14 5acute-AAG AAG GAA AAG-3acute

S2 5acute-CUU UUC CUU CUU-3 S15 5acute-AAG AAU GAA AAG-3acute

S3 5acute-CUU UUC AUU CUU-3 S16 5acute-AAG AAA GAA AAG-3acute

S4 5acute-CUU UUC GUU CUU-3 S17 5acute-AAG AAC GAA AAG-3acute

S5 5acute-CUU UUC IUU CUU-3 S18 5acute-AAG AAI GAA AAG-3acute

S6 5acute-CUU UUC 4FIUU CUU-3 S19 5acute-AAG AA4FI GAA AAG-3acute

S7 5acute-CUU UUC 5FIUU CUU-3 S20 5acute-AAG AA5FI GAA AAG-3acute

S8 5acute-CUU UUC 6FIUU CUU-3 S21 5acute-AAG AA6FI GAA AAG-3acute

S9 5acute-CUU UUC 7FIUU CUU-3 S22 5acute-AAG AA7FI GAA AAG-3acute

S10 5acute-CUU UUC 46DFIUU CUU-3 S23 5acute-AAG AA46DFI GAA AAG-3acute

S11 5acute-CUU UUC 7NPUU CUU-3 S24 5acute-AAG AA7NP GAA AAG-3acute

S12 5acute-CUU UUC 9DPUU CUU-3 S25 5acute-AAG AAAS GAA AAG-3

S13 5acute-CUU UUC ASUU CUU-3

Tabelle 61 Synthetisierte 12mer Oligonukleotide

13 mer Oligonukleotide

S26 5acute-6FI AAG AAA GAA AAG-3

S27 5acute-46FI AAG AAA GAA AAG-3

S28 5acute-7FI AAG AAA GAA AAG-3

Tabelle 62 Synthetisierte 13mer Oligonukleotide

64 Aufreinigung von Oligonukleotiden

Die Aufreinigung der Oligonukleotide erfolgte uumlber Anionenaustausch-HPLC Diese

Methode ist geeignet um Oligonukleotide in houmlchster Reinheit zu erhalten Die

6 Oligonukleotide 67

Anionen-austausch-HPLC ist die Standardmethode zur Aufreinigung kurzer RNA-

Straumlnge

Die Anionenaustausch-HPLC trennt nach Ladungsunterschieden Das Prinzip dieser

sehr effektiven Methode beruht auf der Wechselwirkung des negativ geladenen

Ruumlckgrats eines Oligonukleotids mit auf der stationaumlren Phase immobilisierten

kationischen Gruppen Die gebundenen Oligonukleotide werden dann mit einem

Gradienten von steigender Ionenstaumlrke (Salzgehalt) von der Saumlule eluiert wobei das

gewuumlnschte Oligonukleotid stets zuletzt freigesetzt wird Dieses ist bedingt durch die

Methode stets mit groszligen Mengen an Salz verunreinigt und muss vor der

Verwendung entsalzt werden Dafuumlr stehen die Methoden der Gelfiltration und der

Dialyse zur Verfuumlgung In dieser Arbeit wurde die Gelfiltration verwendet Deren

Trennprinzip beruht auf der groumlszligenabhaumlngigen Diffusion der Probenmolekuumlle in

Poren der stationaumlren Phase Die polymeren Trennmaterialien wie zB Sephadex

G25 besitzen mikroskopische Poren in welche die kleinen Salzteilchen hinein

diffundieren waumlhrend die groszligen Oligonukleotid-Molekuumlle ausgeschlossen bleiben

und somit rasch eluiert werden Fuumlr die Entsalzung wurden in dieser Arbeit fertig

gepackte Sephadex-Saumlulen mit G25-Material die kommerziell erhaumlltlich sind

eingesetzt

Abbildung 64 zeigt beispielhaft das HPLC Diagramm von Strang 20 Es ist deutlich

das Hauptsignal des sauberen 12mer Oligonukleotides bei 204 Minuten zu

erkennen Die Signale vorher stammen von kuumlrzeren Oligonukleotiden wie sie bei

Abbruch der Synthese entstehen

6 Oligonukleotide 68

Abbildung 64 HPLC Spektrum von Strang S 20

Nach erfolgter Aufreinigung und Entsalzung wurden die Mengen des erhaltenen

Oligonukleotides durch UV-Spektroskopie quantifiziert Dazu wird die Extinktion der

Probe bei einer Wellenlaumlnge von 260 nm gemessen Der so erhaltene auch als

optische Dichte OD260 (engl optical density) bezeichnete Wert liefert bei bekanntem

Extinktionskoeffizienten nach dem Lambert-Beerschen Gesetz die Konzentration der

Probe Die Berechnung der Extinktionskoeffizienten ist in Experimentaler Teil

erlaumlutert Die fuumlr die hergestellten Oligonukleotide berechneten

Extinktionskoeffizienten sind in Tabelle 63 aufgefuumlhrt

6 Oligonukleotide 69

Name

Straumlnge

Extinktions-

koeffizient

[260nm]

S1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3 11028

S2 5acute-CUU UUC CUU CUU-3 9900

S3 5acute-CUU UUC AUU CUU-3 10408

S4 5acute-CUU UUC GUU CUU-3 1023

S5 5acute-CUU UUC IUU CUU-3 9900

S6 5acute-CUU UUC 4FIUU CUU-3 9900

S7 5acute-CUU UUC 5FIUU CUU-3 9900

S8 5acute-CUU UUC 6FIUU CUU-3 9900

S9 5acute-CUU UUC 7FIUU CUU-3 9900

S10 5acute-CUU UUC 46DFIUU CUU-3 9900

S11 5acute-CUU UUC 7NPUU CUU-3 10408

S12 5acute-CUU UUC 9DPUU CUU-3 10408

S13 5acute-CUU UUC ASUU CUU-3 10025

S14 5acute-AAG AAG GAA AAG-3acute 14392

S15 5acute-AAG AAU GAA AAG-3acute 14251

S16 5acute-AAG AAA GAA AAG-3acute 14518

S17 5acute-AAG AAC GAA AAG-3acute 14016

S18 5acute-AAG AAI GAA AAG-3acute 14016

S19 5acute-AAG AA4FI GAA AAG-3acute 14016

S20 5acute-AAG AA5FI GAA AAG-3acute 14016

S21 5acute-AAG AA6FI GAA AAG-3acute 14016

S22 5acute-AAG AA7FI GAA AAG-3acute 14518

S23 5acute-AAG AA46DFI GAA AAG-3acute 14016

S24 5acute-AAG AA7NP GAA AAG-3acute 14518

S25 5acute-AAG AAAS GAA AAG-3 13320

Tabelle 63 Errechnete Extinktionskoeffizienten

6 Oligonukleotide 70

65 Charakterisierung von Oligonukleotiden

Synthetisierte Oligonukleotide koumlnnen durch Messung der Molekuumllmassen der

erhaltenen Oligonukleotide auf ihren Erfolg hin kontrolliert werden Es laumlsst sich

mittels Massenspektrometrie feststellen ob alle Schutzgruppen der Nukleotide

vollstaumlndig abgespalten wurden Fuumlr massenspektrometrische Untersuchungen

standen zwei verschiedene Methoden zur Verfuumlgung Dies waren die Electrospray-

Ionisation- (ESI) und die matrixunterstuumltzte LaserdesorptionIonisation (matrix-

assisted laser desorptionionisation MALDI) Massenspektrometrie Beide Methoden

ermoumlglichen die unfragmentierte Analyse von Oligonukleotiden mit hoher

Empfindlichkeit Alle Oligonukleotide die in dieser Arbeit synthetisiert wurden

wurden mittels MALDI-Massenspektrometrie untersucht Die MALDI-Analyse ist im

Vergleich zur ESI-Massenspektrometrie weniger empfindlich gegenuumlber

Kontamination der Probe mit Salzen was durch Faumlllung mit Ammoniumacetat

waumlhrend der Probenvorbereitung noch unterstuumltzt werden kann RNA-Oligomere

zeigen bei MALDI-Untersuchungen eine houmlhere Stabilitaumlt als DNA-Oligomere da die

zusaumltzliche OH-Gruppe an der 2acute-Position offenbar die glykosidische Bindung

stabilisiert (Lehmann 1996)

Abbildung 65 MALDI-Spektrum des modifizierten Stranges S 10 (berechnete

Masse 365015 Dalton gefundene Masse 364922 Dalton)

6 Oligonukleotide 71

Strang Sequenz Berechnete

Masse [Da]

Gefundene

Masse [Da]

S 1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3 360907 360916

S 2 5acute-CUU UUC CUU CUU-3 360812 360665

S 3 5acute-CUU UUC AUU CUU-3 361107 363440

S 4 5acute-CUU UUC GUU CUU-3 364815 365141

S 5 5acute-CUU UUC IUU CUU-3 361414 361493

S 6 5acute-CUU UUC 4FIUU CUU-3 363215 363156

S 7 5acute-CUU UUC 5FIUU CUU-3 363215 365078

S 8 5acute-CUU UUC 6FIUU CUU-3 363215 363377

S 9 5acute-CUU UUC 7FIUU CUU-3 363215 363246

S 10 5acute-CUU UUC 46DFIUU CUU-3 365014 364922

S 11 5acute-CUU UUC 7NPUU CUU-3 363609 363627

S 12 5acute-CUU UUC 9DPUU CUU-3 363513 363432

S 13 5acute-CUU UUC ASUU CUU-3 349900 351334

S 14 5acute-AAG AAG GAA AAG-3acute 395255 395245

S 15 5acute-AAG AAU GAA AAG-3acute 391351 395928

S 16 5acute-AAG AAA GAA AAG-3acute 393652 393928

S 17 5acute-AAG AAC GAA AAG-3acute 391250 391578

S 18 5acute-AAG AAI GAA AAG-3acute 393455 391493

S 19 5acute-AAG AA4FI GAA AAG-3acute 395255 395279

S 20 5acute-AAG AA5FI GAA AAG-3acute 395255 395051

S 21 5acute-AAG AA6FI GAA AAG-3acute 395255 395128

S 22 5acute-AAG AA7FI GAA AAG-3acute 395255 395418

S 23 5acute-AAG AA46DFI GAA AAG-3acute 397055 397227

S 24 5acute-AAG AA7NP GAA AAG-3acute 392055 392055

S25 5acute-AAG AAAS GAA AAG-3 380341 380424

S 25 5acute-6FI AAG AAA GAA AAG-3 425467 425592

S 25 5acute-46FI AAG AAA GAA AAG-3 427166 427088

S 26 5acute-7FI AAG AAA GAA AAG-3 425467 426076

Tabelle 66 Uumlbersicht uumlber die synthetisierten Oligonukleotide deren berechnete

und gefundene Massen

6 Oligonukleotide 72

Fuumlr die Charakterisierung mittels Massenspektrometrie wurden die reinsten

salzaumlrmsten Fraktionen verwendet

66 Verteilungskoeffizienten

Von allen synthetisierten modifizierten Nukleosiden wurden 1-OctanolWasser

Verteilungskoeffizienten bestimmt Dazu wurden immer die voll entschuumltzen

Nukleoside verwendet OctanolWasser Verteilungskoeffizienten werden als Maszlig fuumlr

lie Lipophilie und damit fuumlr die Membrangaumlngigkeit in biologischen Systemen

angesehen (Gombar amp Enslein 1996 Leo at Al 1971) Verteilungskoeffizienten

werden mit log P angegeben Je groumlszliger der Wert von log P ist desto lipophiler sind

die untersuchten Substanzen Durch die Moumlglichkeit der Betrachtung der Lipophilie

eines gesamten Molekuumlls sind die Verteilungskoeffizienten besonderes fuumlr

pharmakologische Untersuchungen interessant

Aus den gemessenen Extinktionen der waumlszligrigen und der octanolischen Phasen

(siehe Experimentaler Teil) lassen sich die Verteilungskoeffizienten nach folgender

Formel berechnen

Log P=EOctanol EWasser

Dabei ist EOctanol die gemessene Extinktion der octanolischen Phase und EWasser die

Extinktion der waumlszligrigen Phase Tabelle 67 zeigt die gemessenen Werte der

einzelnen Nukleoside

Nukeobase der vermessenen Nukleoside Verteilungskoeffizient log P

Indol 072

4-Fluorindol 278

5-Fluorindol 245

6-Fluorindol 442

46-Difluorindol 554

7-Fluorindol 238

7-N-Purin 124

9-Deazapurin 287

Tabelle 67 Verteilungskoeffizienten der voll entschuumltzten Nukleoside

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 73

7 Spektroskopische Untersuchungen

der Oligonukleotide

71 UV-spektroskopische Untersuchungen

Mit Hilfe der UV-Spektroskopie kann man den Schmelzpunkt eines Nukleinsaumlure-

Duplex bestimmen Unter dem Schmelzpunkt eines Duplex versteht man die

Temperatur bei der genau die Haumllfte der Molekuumlle einer Probe noch als Duplex

vorliegt Die andere Haumllfte der Duplexe ist bei dieser Temperatur schon

aufgeschmolzen und liegt als Einzelstraumlnge vor Bei den UV-spektroskopischen

Untersuchungen macht man sich zu Nutze dass sich die Extinktion der

Nukleinsaumluren beim Uumlbergang von geordneter zur ungeordneter Struktur aumlndert

Diese Aumlnderung ist die Grundlage der temperaturabhaumlngigen UV-Spektroskopie

Durch Erhoumlhung der Temperatur wird der Duplex aufgeschmolzen und dabei durch

Aumlnderung der Basenstaplungswechselwirkungen der Heterozyklen der Nukleotide

die Extinktion veraumlndert Bei einem Uumlbergang von der geordneten Struktur (Duplex)

in eine ungeordnete Struktur (Knaumluel-Struktur) nimmt die Extinktion zu In diesem

Fall spricht man von Hyperchromizitaumlt Aus der Kurve die durch die Zunahme der

Hyperchromizitaumlt bei Temperaturerhoumlhung resultiert kann der Schmelzpunkt eines

Duplexes bestimmt werden Der Schmelzpunkt ist allerdings nicht nur von der Laumlnge

und Sequenz des Duplexes abhaumlngig sondern auch von der Salzkonzentration und

dem pH-Wert der Loumlsung in der die Probe vermessen wird Durch Erhoumlhung der

Salzkonzentration steigt auch der Schmelzpunkt an (Puglisi amp Tinoco 1989)

Abbildung 71 zeigt die Schmelzkurve des Duplexes aus den beiden unmodifizierten

Straumlngen S 1 und S 14 Bei beiden Straumlngen handelt es sich um 12mer RNA-

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 74

Straumlnge die in einem Phosphatpuffer mit 140 mM Natriumchlorid bei pH 70

vermessen wurden Zu erkennen ist der typische sigmoidale Verlauf der

Schmelzkurve Der Schmelzpunkt dieses Uumlberganges wurde mit 423degC bestimmt

Temperatur [degC]

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Extin

ktio

n

042

044

046

048

050

052

054

056

Abbildung 71 UV-Schmelzkurve des Duplexes aus S 1 und S 14

Das Ausmaszlig der Aumlnderung der Extinktion ist wellenlaumlngenabhaumlngig Das

Hypochromizitaumltsmaximum liegt fuumlr AT-Basenpaare bei 260 nm und fuumlr GC-

Basenpaare bei 276 nm (Abbildung 72) Fuumlr die Messung eines gemischten

Oligonukleotids liegt die optimale Wellenlaumlnge zwischen diesen Werten

Routinemaumlszligig wird meist bei 260 und 274 nm gemessen Charakteristisch fuumlr das

Schmelzen von Nukleinsaumlurestrukturen ist die Kooperativitaumlt des Prozesses

(Saenger 1984) dh das ein Nukleosid einen Einfluss auf die Konformation seines

Nachbarn ausuumlbt Wird ein Basenpaar getrennt so loumlsen sich auch die

Wasserstoffbruumlcken des benachbarten Basenpaares schnell auf Die Struktur der

Doppelhelix verschwindet und es entstehen ungepaarte Einzelstraumlnge Die

S 1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3acute

S 12 3acute-GAA AAG AAA GAA-5acute

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 75

Aufspaltung der Struktur beginnt meist an einem Ende der Doppelhelix und bewegt

sich schnell vergleichbar einem Reiszligverschluss durch die Helix Eine Folge der

Kooperativitaumlt des Schmelzvorganges ist die Tatsache dass kurze Oligonukleotid-

Komplexe nur nativ (geordnet) oder denaturiert (ungeordnet) vorliegen

Zwischenstufen jedoch nicht anzutreffen sind (Alles-oder-Nichts-Modell)

Abbildung 72 Wellenlaumlngenabhaumlngige Veraumlnderung der Extinktionskoeffizienten

von GC- und AT-Basenpaaren in DNA (Felsenfeld amp Hirschman 1965)

Aufgrund ihrer leichten Durchfuumlhrbarkeit der hohen Empfindlichkeit und der geringen

benoumltigten Substanzmengen ist die UV-Spektroskopie die Methode der Wahl zur

Bestimmung von Schmelzkurven von Oligonukleotiden Neben der UV-

Spektroskopie stehen allerdings auch noch andere Methoden wie zB die CD-

Spektroskopie zur Verfuumlgung

Allgemein gilt je houmlher der Schmelzpunkt desto stabiler ist die untersuchte Struktur

Neben der Bestimmung des Schmelzpunktes koumlnnen aus Schmelzkurven auch die

thermodynamischen Groumlszligen ΔH0 ΔS0 und ΔG0 gewonnen werden Es ist dabei zu

beachten dass diese Daten nur aussagekraumlftig sind wenn das Alles-oder-Nichts-

Modell uneingeschraumlnkt gilt und die Messung im thermodynamischen Gleichgewicht

durchgefuumlhrt wurde

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 76

72 Auswertung der UV-Schmelzkurven

721 Bestimmung des Schmelzpunktes

Die UV-Schmelzkurven wurden in einem Zweistrahl UV-VIS-Spektralphotometer

Cary 1 der Firma Varian gemessen Als Puffer diente ein Phosphat-Puffer der

Zusammensetzung 140 mM Natriumchlorid 10 mM Dinatriumhydrogenphosphat und

10 mM Natriumdihydrogen-phosphat mit einem pH-Wert von 70

Zur Messung wurde die Probenkuumlvette mit Puffer befuumlllt und beide zu

untersuchenden Straumlnge in einer Konzentration von je 2 microM einpipettiert Die

Aufnahme der Schmelzkurven erfolgte bei 260 und 274 nm (Nullabgleich bei 350 nm)

mit einer Heizrate von 05degCmin (Details zur Durchfuumlhrung der UV-

Schmelzexperimente siehe in Experimenteller Teil)

Zur Auswertung der Schmelzkurven muss zuerst Klarheit uumlber die Molekularitaumlt des

untersuchten Uumlbergangs und die Beschaffenheit der eingesetzten Sequenzen

bestehen (selbstkomplementaumlr oder nicht selbstkomplementaumlr) Alle in dieser Arbeit

untersuchten Sequenzen waren nicht selbstkomplementaumlr und der untersuchte

Uumlbergang Duplex Einzelstraumlnge ist jeweils bimolekularer Natur Die Molekularitaumlt

des Uumlbergangs laumlsst sich leicht aus dessen Konzentrationsabhaumlngigkeit ermitteln

Waumlhrend der Tm unimolekularer Reaktionen (zB Haarnadelschleife Knaumluel)

konzentrationsunabhaumlngig ist ist er bei bi- oder houmlhermolekularen Reaktionen stets

von der Konzentration abhaumlngig

Fuumlr die thermodynamische Analyse muss die Schmelzkurve eines Duplexes

(Extinktion als Funktion der Temperatur) (Abbildung 73a) in eine Darstellung des

Bruchteils des geordneten Zustandes (α) als Funktion der Temperatur uumlberfuumlhrt

werden (Abb 73d) (Marky amp Breslauer 1987) Zu diesem Zweck betrachtet man den

Schmelzvorgang unter Annahme eines Zwei-Zustands-Modells (Alles-oder-Nichts-

Modell) Dieses Modell geht davon aus dass die native Struktur mit der denaturierten

in einem Gleichgewicht ohne populierte Zwischenstufen steht Fuumlr die Transformation

von OD = f(T) in α = f(T) ist eine Anpassung von Basislinien an den oberen und

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 77

unteren linearen Bereich der Schmelzkurve notwendig (Abb 73c) Dies

beruumlcksichtigt die Temperaturabhaumlngigkeit der Extinktion Die Basislinienanpassung

erfolgt unter Annahme eines linearen Verhaltens und laumlsst sich wie folgt ausdruumlcken

ODu = mu middot T + bu

ODo = mo middot T + bo

(OD = Extinktion (engl absorbance) m = Steigung T = Temperatur b = Ordinaten-

schnittpunkt u = untere Basislinie o = obere Basislinie)

Wenn der untere oder obere Bereich der Schmelzkurve nur wenig ausgebildet ist so

ist eine korrekte Basislinienanpassung erschwert In einem solchen Fall ist die

Bestimmung thermodynamischer Parameter uumlber die Analyse der Kurvenform nicht

moumlglich da eine schlechte Anpassung der Basislinien die groumlszligte Fehlerquelle bei

dieser Art der Auswertung darstellt (Puglisi amp Tinoco 1989)

Da die gemessene Extinktion ein direktes Maszlig fuumlr die Anzahl der gestapelten Basen

ist laumlsst sich die OD = f(T) Kurve in eine α = f(T) Kurve umwandeln wobei α den

Bruchteil des geordneten Zustandes angibt Die Schmelztemperatur Tm ist als der

Wert definiert an dem gerade die Haumllfte der Molekuumlle denaturiert ist wo also α (T)

gerade 05 betraumlgt

α=[Oligonukleotide im geordneten Zustand][Gesamtmenge an Oligonukleotid]

α= ][OD][OD

[OD(T)]][OD

uo

o

Fuumlr die Assoziation eines nicht selbstkomplementaumlren dritten Stranges an eine

Doppelhelix gilt

S + S lt==gt D (D = Duplex S = Einzelstrang)

und

K = [D] [S]2

Die Gleichgewichtskonstante K dieses Vorgangs laumlsst sich unter der Voraussetzung

dass alle Straumlnge in gleicher Konzentration vorliegen in Werten von α ausdruumlcken

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 78

(1- α)middotctn middot (1- α)middotctn lt==gt α middot ctn

und

K = α middot ctn (1 α -)middotctn middot (1- α)middotctn

Eine Vereinfachung von letzte Gleichung und Anwendung auf eine beliebige

Molekularitaumlt liefert

K = α ctn (1- α) middot (ctn)n

mit ct = totale Strangkonzentration = [Strang 1] + [Strang 2] und n = Molekularitaumlt des

Uumlberganges

K = α (1- α)n middot (ctn)(n-1)

Fuumlr die Gleichgewichtskonstante gilt demnach am Punkt T = Tm mit α = 05

KT=Tm = 05 (05)n middot (ctn)(n-1) = 1 (ct2n)(n-1)

Letzte Gleichung ermoumlglicht die Berechnung der Gleichgewichtskonstanten am

Schmelzpunkt fuumlr eine Assoziationsreaktion jeglicher Molekularitaumlt zwischen nicht

selbstkomplementaumlren Sequenzen Im Falle einer bimolekularen Assoziation betraumlgt

n zwei und letzte Gleichung vereinfacht sich zu

KT=Tm = 1 (ct4) = 4 ct

Das bedeutet dass die Gleichgewichtskonstante K bei bimolekularen Reaktionen am

Tm alleine eine Funktion der totalen Strangkonzentration ct ist

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 79

Schmelzkurve

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

OD

26

0

040

042

044

046

048

050

052

054

Schmelzkurve - Fit

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

OD

26

0

040

042

044

046

048

050

052

054

Schmelzkurve

Fit

Schmelzkurve mit Basislinien

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

OD

26

0

042

044

046

048

050

052

Schmelzkurve

untere Basislinie

obere Basislinie

gegen T

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

alp

ha

00

02

04

06

08

10

Abbildung 73 a) UV-Schmelzkurve des Duplexes aus den Straumlngen S 2 und S 20

b) Uumlberlagerung Schmelzkurve und Fit c) Schmelzkurve mit unterer und

oberer Basislinie d) Transformierte Kurve α = f(T)

722 Bestimmung der thermodynamischen Daten

In diesem Abschnitt werden die gaumlngigsten Methoden zur Bestimmung der

thermodynamischen Daten aus spektroskopischen Untersuchungen erklaumlrt und in

ihren Vor- und Nachteilen gegeneinander abgewogen Die ihnen zugrundeliegenden

mathematischen Gleichungen werden hergeleitet

S 2 5acute-CUU UUC UUU CUU-3acute

S 20 3acute-GAA AA5FI AAA GAA-

5acute a) b)

c) d)

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 80

Sobald die Molekularitaumlt des untersuchten Uumlberganges bekannt ist koumlnnen

thermodynamische Parameter auf verschiedene Arten berechnet werden Unsere

Methode ist die so genannte vanacutet Hoff Auftragung von R ln K als Funktion von 1T

Eine zweite Moumlglichkeit besteht in der numerischen Differentiation von α nach T am

Punkt T = Tm Werden konzentrationsabhaumlngige Messungen durchgefuumlhrt bietet sich

die Auftragung von 1Tm gegen ln ct an Eine vierte Variante ist eine

Computergestuumltzte Anpassung einer Kurve an die Messwerte mit Hilfe eines

geeigneten Algorithmus

Methode 1 Auftragung von R ln K gegen 1T der vanacutet Hoff Plot

Werte fuumlr die Gleichgewichtskonstante K koumlnnen fuumlr jede Temperatur mit Hilfe von

Gleichung K = α (1- α)n middot (ctn)(n-1) und Einsetzen von zwei fuumlr die Molekularitaumlt n

berechnet werden Dabei werden im vanacutet Hoff Plot nur Punkte mit 015 α 085

verwendet da die Werte fuumlr K in diesem Bereich praumlzise sind Gleichung

ΔGdeg=-RT ln K gibt die Beziehung zwischen ΔG0 und K an

ΔG0 = ndashRT ln K

Die Umformung der Basisgleichung

ΔG0 = ΔH0 ndash TΔS0

zu

ΔS0 = (ΔH0 ndash ΔG0) T

Das liefert

ΔS0= (ΔH0 + RT ln K) T

Eine einfache Umformung fuumlhrt zu Gleichung

R ln K = ndashΔH0 middot 1T + ΔS0

Eine Auftragung von R ln K gegen 1T liefert als Steigung ndashΔH0 und als Ordinaten-

Schnittpunkt ΔS0 Ein Beispiel findet sich in Abb 74 Wenn ΔH0

temperaturunabhaumlngig ist sollte die Auftragung eine Gerade liefern Eine nichtlineare

vanacutet Hoff Auftragung kann mehrere Ursachen haben Die Temperaturabhaumlngigkeit

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 81

von ΔH0 eine schlechte Anpassung der Basislinien oder ein Uumlbergang der nicht

dem Alles-oder-Nichts-Modell folgt

R ln K gegen 1T

1T [1K]

000326 000328 000330 000332 000334 000336 000338 000340

R ln

K

0022

0024

0026

0028

0030

0032

0034

Berechnete Einzelwerte

Regressionsgerade

Abbildung 74 vanacutet Hoff Auftragung von R ln K gegen 1T (Methode 1) Beides am

Beispiel des Duplexes aus S 2 und S20

73 Ergebnisse der UV-Schmelzkurven

Fuumlr die Evaluierung des Einflusses des Nukleosidanaloga wurden die

komplementaumlren Straumlngen hybridisiert und die Schmelzpunkte der Duplexe

gemessen Die errechneten Werte gelten fuumlr die Dissozationsreaktion Bei den RNA

Duplexen handelte es sich immer um 12mer Oligonukleotide einzig die beiden

Straumlnge zur Kontrolle der Basenstapelungswechselwirkung sind 13mereDie in dieser

Arbeit synthetisierten Modifikationen werden zur besseren Uumlbersichtlichkeit mit

Abkuumlrzungen benannt (Abbildung 75)

r2 = 0998

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 82

OO

O OH

N

F

OO

O OH

NO

O

O OH

N

F

F

5FI 6FI4FI

OO

O OH

N

7FI

F

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abbildung 75 Verwendete Abkuumlrzungen fuumlr die in RNA eingebauten Nukleoside

Alle gemessenen Tm-Werte finden sich in Tabelle 71 Das natuumlrliche Basenpaar

Uracil-Adenin bildete uumlberraschend nicht den stabilsten Duplex sondern das

Basenpaar Uracil-Guanin Bei dem Basenpaar Uracil-Guanin handelt es sich um ein

bdquoWobble Basenpaarldquo Bei bdquoWobble-Basenpaarenldquo sind die Basen leicht

gegeneinander verschoben so dass das Wasserstoffbruumlckendonor-Akzeptor-

Verteilungsmuster der Nukleobasen wieder zueinander passt und zwei

Wasserstoffbruumlcken ausgebildet werden koumlnnen Die Verschiebung der beiden

Nukleobasen zu einem bdquoWobble-Basenpaarldquo und die daraus resultierenden

Wasserstoffbruumlcken sind in Abbildung 76 zu erkennen

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 83

N

N

O

O

R

H

NN

N

N

RH

O

Wobble Bassenpaar

H2N

Abbildung 76 Uracil-Guanin Basenpaar

Der Schmelzpunkt eines Oligonukleotid-Duplexes ist von der Laumlnge und Sequenz

des Duplexes sowie von der Saltzkonzentration und dem pH-Wert der Loumlsung

abhaumlngig Je laumlnger eine Sequenz ist und je reicher an G-C-Basenpaaren desto

stabiler ist ein Duplex Somit liegt auch die Schmelztemperatur houmlher Hohe

Salzkonzentrationen koumlnnen auch zu einer Steigerung der Duplexstabilitaumlt fuumlhren

(Puglisi amp Tinoco 1989) Aus diesem Grund werden die Tm-Wertmessungen unter

standardisierten Bedingungen (10 mM Phosphatpuffer mit 140 mM Natriumchlorid

bei pH 70) durchgefuumlhrt

Basenpaar 1Base

Basenpaar 2Base

Tm [ degC ] ΔHdeg [ kcal mol ]

TΔSdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

ΔGdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

4FI

AS 207 8900 816 74

A 251 686 603 83

C 241 887 807 80

G 214 556 480 76

U 210 757 685 72

5FI

AS 252 820 737 83

A 328 583 486 97

C 268 582 496 86

G 293 641 548 93

U 250 842 760 82

6FI

AS 335 555 453 102

A 371 851 745 106

C 346 954 840 154

G 355 1007 894 113

U 317 782 685 97

7FI

AS 264 823 737 86

A 344 544 445 99

C 248 800 718 82

G 246 741 823 83

U 298 738 643 95

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 84

46DFI

AS 253 677 593 84

A 338 569 477 92

C 320 583 489 94

G 302 604 507 97

U 290 727 635 92

I

AS 239 826 745 81

A 255 794 715 79

C 247 917 834 83

G 218 871 805 66

U 210 760 685 75

Tabelle 71 Schmelzpunkte und thermodynamische Daten von Basenpaaren aus Basen-analogen Nukleosiden und natuumlrlichen Nukleobasen

Um die Eigenschaften einer universellen Base zu uumlberpruumlfen wurden auch bei diesen

Untersuchungen alle vier moumlglichen RNA-Straumlnge verwendet

731 Fluorierte Indole

Alle erhaltenen Schmelzpunkte liegen unter denen der Duplexe natuumlrlicher

Basenpaare (Abbildung 77) Es kommt somit zu einer Destabilisierung der

Doppelhelix bei Einbau eines modifizierten Bausteines Die einzelnen Bausteine

wirken sich unterschiedlich auf die Stabilitaumlt der RNA aus Der 4-Fluoroindol-Baustein

hat den groumlszligten destabilisierenden Effekt Durch den Einbau von 4FI gegenuumlber

Adenosin wird der Schmelzpunkt um 218degC im Vergleich zu einem Uridin erniedrigt

Dies konnte durch das Fehlen der Wasserstoffbruumlcken und eventuell eine spezifische

Orientierung in Doppel-Strang erklaumlrt werden Es ist nicht einfach vergleichbar mit

Kristallpackung aber eine interessante Tatsache ist dass die gemessene FH

Abstaumlnde zwischen dem Fluoratom und einem Wasserstoffatom welches sich in

ortho-Position zu einem Fluoratom eines im Kristall gegenuumlberliegenden Molekuumlls

befindet laumlnger als Summe der van-der-Waals Radien von Fluor und Wasserstoff

sind in der Kristallpackung des 4-Fluorindol-Nukleosides

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 85

Abbildung 77 Graphische Vorstellung Fluorierte Indol-Nukleoside bei Paarung

mit natuumlrlichen Basen

Die stabilste Duplexe bildet das 6-Fluorindol-Nukleosid Die Destabilisierung im

Vergleich zu einem Uracil-Adenin Basenpaar ist beim 6-Fluorindol nur 57degC

Einfuumlhrung von zwei Fluoratomen in die schlechteste 4- und in die um besten

stabilisierende 6-Position verdeutlichen den Einfluss der Position des Fluoratoms auf

die Stabilitaumlt der Doppelhelix Die gemessenen Schmelzpunkte des 46-Difluorindol-

Nukleosides sind fast der arithmetische Mittelwert der zwei Nukleoside Gemessene

Werte variieren im Vergleich mit gerechneten Mittelwerten um plusmn3degC was fast im

Fehlerbereich liegt

Einfuumlhrung eines Fluors an der 5- oder 7-Position des Indols fuumlhrt zu einer

Stabilisierung der Doppelhelix um zwei bis fuumlnf Grad Celsius verglichen mit 4-

Fluorindol-Nukleosid Bei der Paarung von fluorierten Indolen mit einer Pyrimidin-

oder Purin-Base zeigt keine Analogie Beim 7-Fluorindol-Nukleosid sind die

resultierenden Schmelzpunkte bei der Paarung mit A und U houmlhere Werte als bei

der Paarung mit C und G Es ist deshalb denkbar welche Rolle die Position des

--------------------------------------------------------

---A-U

5FI 7FI I

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 86

Fluoratoms spielt Die Groszlige der eingebauten Modifikation hat deutlich keine

entscheidende Rolle

Aufgrund der Resultate der Schmelzkurven der RNA-Duplexe in denen fluorierte

Indole eingebaut sind kann festgestellt werden dass es sich bei diesen

Verbindungen nicht um universelle Basen handelt Bei der Basenpaarung von

natuumlrlichen Basen mit fluorierte Indole findet eine deutliche Unterscheidung zwischen

den natuumlrlichen Nukleosiden statt

Im Vergleich mit fluorierte Benzimidazole bilden fluorierte Indole die stabileren RNA-

Duplexe Wie bei den Benzimidazolen resultiert die Einfuumlhrung des Fluors in Position

6- mit der Bildung der stabilsten RNA-Duplexe Waumlhrend es sich bei 4-

Fluorbenzimidazol und 46- Difluorbenzimidazol um universelle Basen handeltist es

bei Indolen nicht der Fall

Zum Unterschied von Benzimidazolen deren Tm-Werte relativ nahe beieinander

liegen zeigen die Indole immer eine Paarungtendenz mit A

Aus den gemessenen Schmelzpunkten der einzelnen Basenpaare lassen sich die

Beitraumlge von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der einzelnen

fluormodifizierten Nukleoside berechnen Die Berechnung wird im Folgenden anhand

von 5FI beschrieben Fuumlr die Berechnung der Beitraumlge der Solvatation und der

Basenstapelungswechselwirkung werden die in Tabelle 72 aufgefuumlhrten

Schmelzpunkte benoumltigt

Basenpaar Tm [degC] ΔG0 [kcalmol]

1) AS ndash U 225 77

2) U ndash U 328 99

3) U ndash 5FI 250 82

4) 5FI ndash 5FI 279 92

5) 5FI ndash AS 252 74

Tabelle 72 Benoumltigte Daten zur Berechnung der Solvatations- und

Basenstapelungsbeitraumlge von 5FI

Fuumlr die Berechnung werden das Basenpaar aus dem abasischen Baustein AS und

einem Uracil (1) ein Basenpaar aus zwei Uracilen (2) ein Basenpaar aus einem

Uracil und 5FI (3) ein 5FI-5FI Basenpaar (4) und ein Basenpaar aus 5FI und einem

abasischen Baustein AS (5) betrachtet Der Beitrag durch veraumlnderte

Basenstapelungswechselwirkungen von 5FI zur Stabilitaumlt der Doppelhelix im

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 87

Vergleich zu einem Uracil laumlsst sich aus den Schmelzpunkten von (1) und (5) aus

Tabelle 72 berechnen Durch den Austausch von Uracil gegen 5FI nimmt der

Schmelzpunkt um 27degC zu Dies entspricht einer Zunahme der Stabilitaumlt der

Doppelhelix um 03 kcalmol Solvationseffekte brauchen bei diesem Austausch nicht

beachtet zu werden da es sich bei dem zweiten Nukleosid des Basenpaares um den

abasischen Baustein handelt der keine Nukleobase traumlgt und damit auch nicht an

der Nukleobase solvatisiert sein kann Es werden somit bei der Ausbildung der

Doppelhelix keine Wasserstoffbruumlcken geloumlst und damit treten auch keine negativen

Einfluumlsse durch Solvationseffekte auf die Stabilitaumlt des RNA-Duplex auf

Den Einfluss der Solvatation auf die Stabilitaumlt der Doppelhelix durch Einfuumlhrung eines

Fluorindol-Nukleosids 5FI laumlsst sich durch Vergleich der Eintraumlge (3) und (2) in

Tabelle 72 berechnen Tauscht man in einen Basenpaar aus zwei Uracilen ein Uracil

gegen 5FI aus so nimmt der Schmelzpunkt um 78degC ab Wie vorher berechnet

nimmt der Schmelzpunkt einer Doppelhelix aber um 27degC durch verstaumlrkte

Basenstapelungswechselwirkungen zu wenn ein Uridin durch 5FI ersetzt wird Der

destabilisierende Einfluss von 5FI auf die Stabilitaumlt einer Doppelhelix durch

Solvatationseffekte betraumlgt somit 27degC + 78degC und damit gleich 105degC Dies

entspricht 20 kcalmol

Die errechneten Werte koumlnnen durch Vergleich der Eintraumlge (3) und (4) in Tabelle 72

kontrolliert werden Wird das zweite Uridin durch 5FI in einem Basenpaar ersetzt so

sollten wie schon beschrieben keine weiteren destabilisierenden Einfluumlsse durch

Solvatationseffekte auf die Doppelhelix auftreten Durch verstaumlrkte Basenstapelungs-

wechselwirkungen sollte der Schmelzpunkt des 5FI-5FI Basenpaares um 27degC (03

kcalmol) houmlher als der Schmelzpunkt eines 5FU-U Basenpaares liegen Der

erwartete Schmelzpunkt liegt somit bei 277degC und die freie Enthalpie ΔG0 bei 92

kcalmol Die gemessenen Werte liegen bei 279degC und 85 kcalmol Die

Abweichung des Schmelzpunkts und der frein Enthalpie von dem berechneten Wert

von 02degC bzw 07 liegt im Fehlertoleranzbereich

Aus den gemessenen Schmelzpunkten der einzelnen Basenpaare lassen sich die

Beitraumlge von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der einzelnen

fluormodifizierten Nukleoside berechnen

Tabelle 73 zeigt die Beitraumlge von Solvatation und

Basenstapelungswechselwirkungen auf die Stabilitaumlt einer Doppelhelix bei Einbau

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 88

der in dieser Arbeit synthetisierten modifizierten Nukleoside Die Beitraumlge der

Modifizierten-Nukleoside beziehen sich auf einen Vergleich gegenuumlber Uridin

Nukleosid Stabilitaumltserhoumlhung durch

verstaumlrkte

Basenstapelungswechselwirkungen

Stabilitaumltsverlust durch

geringere Solvatation

4FI -18degC -03 kcalmol -100degC -24 kcalmol

5FI 27degC 06 kcalmol -105degC -23 kcalmol

6FI 110deg 25 kcalmol -121degC -27 kcalmol

7FI 37degC 09 kcalmol -69degC -15 kcalmol

46DFI 28degC 07 kcalmol -66degC -14 kcalmol

I 14degC 04 kcalmol -132degC -28 kcal

Tabelle 73 Beitraumlge von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der

modifizierten Nukleoside bei einfachem Einbau in eine RNA-

Doppelhelix

Es zeigt sich dass alle auszliger 4FImodifizierten Nukleoside die Stabilitaumlt einer

Doppelhelix durch verstaumlrkte Basenstapelungswechselwirkungen erhoumlhen durch

geringere Solvatation die Stabilitaumlt aber erniedrigen Die destabilisierenden

Solvatationseffekte sind dabei immer groumlszliger als die stabilisierenden

Basenstapelungswechselwirkungen Das 6-Fluorindol-Nukleosid zeigt die beste

Stabilisierung durch Basenstapelungswechselwirkungen mit 110degC aber

gleichzeitig zeigt mit 121degC eine deutlich houmlhere Destabilisierung als die anderen

Bausteine Der Ort der Fluorsubstitution fuumlr die Basenstapelungswechselwirkungen

zeigt einen groszligen Einfluss Es ist auch auffallend dass die

Basenstapelungswechselwirkungen des 4-Fluorindol-Nukleosids ein negativer Wert

hat Es ist moumlglich dass diese Modifikation eine spezifische Orientierung im RNA-

Dupplex hat Theoretisch ist nicht moumlglich die unterschiedliche Parameter zu

vergleichen aber dafuumlr spricht auch die Beobachtung dass die gemessenen FH

Abstaumlnde in Kristallpackung houmlher als die Summe der van-der-Waals Radien sind

Ausgehend davon dass noch keine negative Stacking ausgerechnet ist wurden die

drei 13mer RNA-Straumlnge synthetisiert um die Richtigkeit des erhaltenen Ergebnisses

zu uumlberpruumlfen Diese Straumlnge enthalten so genannte uumlberhaumlngende Enden (engl

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 89

bdquodangling endsldquo) Bei der Bildung des Duplex mit einem 12mer RNA Strang bleibt die

letzte Base ohne Paarungspartner Sie bewirkt eine Stabilisierung der Doppelhelix

durch Basenstapelungswechselwirkungen Andere Effekte treten nicht auf so dass

aus dem erhaltenen Schmelzpunkt sofort der Beitrag der

Basenstapelungswechselwirkung bestimmt werden kann Die synthetisierten 13mer

RNA Straumlnge enthielten die 6FI 7FI und 46DFI als uumlberhaumlngende Base Die

erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 74 zusammengefasst

Uumlberhaumlngende

Base

Tm [degC] ΔH0

[kcalmol]

TΔS0

[kcalmol]

(T=298 K)

ΔG0

[kcalmol]

(T=298 K)

6FI 112degC 877 850 27

7FI 40 851 842 09

46DFI 101 870 845 25

Tabelle 74 S 26 S27 und S28

Aus den Schmelzkurven der beiden Duplexe (S26 und S27) ergeben sich

stabilisierende Basenstapelungswechselwirkungen fuumlr 6FI von 112degC bzw 27

kcalmol und fuumlr 7FI von 40degC bzw 09 kcalmol Diese Ergebnisse stimmen unter

Beachtung der Fehlergrenzen mit den vorher ermittelten Ergebnissen uumlberein Im

Fall des Duplex mit 46DFI stimmen die Ergebnisse nicht Mit dieser Methoode

gemessene Schmelzpunkte des Duplexes haben keine feste Position in Dopelstrang

und damit keine Strischehinderungen

732 46-Difluorbenzimidazol- 46-Difluorindol- 7-N-Purin und 9-Deazapurin-

Nukleoside

Als Grundlage fuumlr die Synthese von fluorierten Indolen waren die Ergebnisse der

fluorierten Benzimidazole Obwohl die basische Struktur sich um ein Stickstoffatom

unterscheidet es ist keine richtige Analogie zwischen den zwei Serien gefunden Das

Forschungsfeld wurde danach durch die theoretischen Ausrechnungen mit Methoden

aus dem Bereich der strukturellen Bioinformatik Molekuumll-dynamiksimulationen und

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 90

freie Energie-Rechnungen ausgeweitet um diese Aumlnderung mit physikalischen

Eigenschaften zu erklaumlren Dadurch wurden noch zwei moumlgliche Nukleoside

modeliert 7-N-Purin und 9-Deazapurin In Abbildung 78 sind die Werte

Dipolmomente und die Elektronenverteilungen gezeigt

46DFBI (μ=307 D) 46DFI (μ=393 D)

7NP (μ=460 D) 9DP (μ=474 D)

Abbildung 78 Ausgerechnete elektrostatisches Feld und Dipol-Momente

Beim Vergleich der ausgerechneten Dipolmomente kann angemerkt werden dass

die Steigerung des Dipolmoments mit der Stabilitaumlt korreliert Von den Bildern in

Abbildung 78 fuumlr die Elektronenverteilungen man kann sehen dass durch

Entfernung einer Stickstoffatom im Fuumlnf-Ringsystem Elektronenverteilung nicht mehr

so deutlich ist

Alle synthetisierten Modifikationen wurden danach in dieselbe 12mer-Straumlnge

eingebaut mit allen vier natuumlrlichen Basen gepaart und die resultierenden

Schmelzpunkte der Duplexe gemessen Alle erhaltenen Schmelzpunkte liegen unter

denen der Duplexe mit natuumlrlichen Basenpaaren Die Ergebnisse sind in der Tabelle

75 gezeigt

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 91

Basenpaar 1Base

Basenpaar 2Base

Tm [ degC ] ΔHdeg [ kcal mol ]

TΔSdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

ΔGdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

46DFBI

AS 252 551 446 84

A 284 814 722 92

C 287 815 723 92

G 294 848 753 95

U 293 853 758 95

46DFI

AS 253 677 593 84

A 338 569 477 92

C 320 583 489 94

G 302 604 507 97

U 290 727 635 92

7N-Purin

AS 247 829 748 81

A 345 510 411 99

C 322 583 486 97

G 351 601 498 103

U 308 1051 960 91

9D-Purin

AS 248 658 576 82

A 358 547 446 101

C 350 675 571 104

G 354 555 454 101

U 331 950 851 99

Tabelle 75 Schmelzpunkte und thermodynamische Daten von Basenpaaren aus Basen-analogen Nukleosiden und natuumlrlichen Nukleobasen

Die Anfangsvoraussetzung hat sich durch die Paarung mit natuumlrlichen Basen

bestaumltigt Aus der Tabelle 75 kann man sehen dass alle Tm-Werte der 46-

Difluorindol-Nukleosid houmlher als die Tm-Werte des 46-Difluorbenzimidazols sind Die

Tm-Werte des 7-N-Purins sind auch houmlher als die Tm-Werte des 46-

Difluorbenzimidazols Die Steigerungen der Werte bei dem 7-N-Purin Baustein im

Vergleich mit 46-Difluorbenzimidazol sind ungefaumlhr so groszlig wie die Steigerungen 9-

Deazapurin im Vergleich mit dem 46-Difluorindol Baustein

In die Abbildung 79 sind die Tm-Werte graphisch vorgestellt

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 92

Abbildung 79 Graphische Vorstellung der Nukleoside bei Paarung mit

natuumlrlichen Basen

Abbildung 710 zeigt die normierten Schmelzkurven von RNA Duplexen mit

Basenpaaren aus A und 46DFBI 46DFBI 7NP und 9DP Es ist deutlich die geringe

Schwankung der Schmelzpunkte zu erkennen

0

5

10

15

20

25

30

35

40

A C G U

46DFBI7NP46DFI9DP

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 93

04

042

044

046

048

05

052

054

056

058

0 10 20 30 40 50 60

Temperatur [degC]

OD

26

0

9DP

7NP

46DFI

46DFI

Abbildung 710 Schmelzkurven von RNA Duplexen mit Basenpaaren von A und

46-DFBI 46-DFI 7NP und 9DP-Nukleobasen

Aus den erreichten Schmelzpunkten der einzelnen Basenpaare wurden die Beitraumlge

von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der einzelnen

Nukleosidanaloga berechnet

Tabelle 76 zeigt die Beitraumlge von Solvatation und

Basenstapelungswechselwirkungen auf die Stabilitaumlt einer Doppelhelix bei Einbau

der synthetisierten modifizierten Nukleoside Die Beitraumlge der Modifizierten-

Nukleoside beziehen sich auf einen Vergleich gegenuumlber Uridin

Nukleosid Stabilitaumltserhoumlhung durch

verstaumlrkte

Basenstapelungswechselwirkungen

Stabilitaumltsverlust durch

geringere Solvatation

46DFBI 27degC 07 kcalmol -62degC -13 kcalmol

7NP 22degC 04 kcalmol -42degC -12 kcalmol

46DFI 280deg 07 kcalmol -66degC -14 kcalmol

9DP 23degC 05 kcalmol -26degC -05 kcalmol

Tabelle 76 Ausgerechnete thermodynamische Daten

Wie bei den Indolen zeigt es sich dass alle modifizierten Nukleoside die Stabilitaumlt

einer Doppelhelix durch verstaumlrkte Basenstapelungswechselwirkungen erhoumlhen

durch geringere Solvatation die Stabilitaumlt aber erniedrigen Die destabilisierenden

Solvatationseffekte sind dabei immer groumlszliger als die stabilisierenden

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 94

Basenstapelungswechselwirkungen Das 46DFI zeigt die beste Stabilisierung durch

Stacking aber gleichzeitig die houmlchste Destabilisierung durch Solvatationseffekte

Den beiden Purin-Nukleoside zeigen deutlich niedrigere Solvatationseffekte als

46DFBI und 46DFI

Die Ausgerechneten Stacking-Werten fuumlr 46DFBI und 7NP unterscheiden sich um

01 kcalmol Die identische Abweichung zeigt auch 9DP von 46DFI

74 Enthalpie ndash Entropie Kompensation

Enthalpie-Entropie-Kompensationen sind ein weit verbreitetes Phaumlnomen in der

molekularen Erkennung (Searle amp Williams 1993 Gallicchio et al 1998) Ihr

Vorkommen ist von zentraler Bedeutung fuumlr sehr viele Vorgaumlnge des Lebens da

diese reversibel sein muumlssen Reversibilitaumlt bedeutet fuumlr diese Vorgaumlnge dass sie

trotz groszliger Enthalpie- und Entropie-Werte eine niedrige freie Enthalpie aufweisen

Bei Nukleinsaumluren tritt dies im Wechselspiel zwischen einerseits ausreichender

Stabilitaumlt der Doppelhelix zur Erhaltung der Struktur und Basenabfolge und

andererseits zur lokalen Oumlffnung der Doppelhelix aus Gruumlnden der Replikation auf

Die Gruumlnde wieso die Enthalpie-Entropie-Kompensation uumlberhaupt auftritt sind bis

zum heutigen Tage nicht abschlieszligend erforscht Molekulare Assoziationen sind

einerseits mit groszligen Exothermizitaumlten und andererseits mit einem starken Verlust an

Entropie verbunden Diese beiden sich kompensierenden Faktoren wurden in einer

Studie genauer auf ihre einzelnen Bestandteile hin untersucht (Searle amp Williams

1993) Dabei wurden eine Reihe von Gleichungen zur Beschreibung der einzelnen

Beitraumlge der Enthalpie Entropie und Freien Enthalpie aufgestellt

ΔGHelix = ΔGr + ΔGh +Δ Gs + ΔGhb

ΔHHelix = ΔHr + ΔHh + ΔHs + ΔHhb

ΔSHelix = ΔSr + ΔSh + ΔSs + ΔShb

(r = interne Rotoren h = hydrophobe Wechselwirkungen s =

Basenstapelungswechsel-wirkungen hb = Wasserstoffbruumlckenbindungen)

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 95

Durch die Einschraumlnkung der freien Rotationen werden fast ausschlieszliglich

entropische Beitraumlge der freien Enthalpie erniedrigt waumlhrend die Enthalpie dieses

Prozesses ungefaumlhr Null bleibt Der hydrophobe Effekt ist ebenfalls Entropie

getrieben Im Gegensatz dazu spielt die Enthalpie dabei fast keine Rolle Umgekehrt

ist die Ausbildung von Basenstapelungswechselwirkungen und Wasserstoffbruumlcken

mit groszligen enthalpischen Anteilen verbunden waumlhrend hierbei entropische Anteile

unbedeutend sind Die enthalpischen Anteile beruhen in der Hauptsache auf

elektrostatischen Faktoren waumlhrend die entropischen Anteile im Wesentlichen auf

dynamische Phaumlnomene zuruumlckgefuumlhrt werden koumlnnen

Beispiele nichtkompensierender Messungen zeigen dass Enthalpie-Entropie-

Kompensationen thermodynamisch nicht erforderlich sind (Gallicchio et al 1998)

Vielmehr beruhen Enthalpie-Entropie-Kompensationen auf einem bestimmten Muster

molekularer Wechselwirkungen

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 96

TS0 [kcalmol]

40 50 60 70 80 90 100

H

0 [kca

lm

ol]

40

50

60

70

80

90

r sup2 = 0977

Abbildun 711 Enthalpie-Entropie-Kompensation von allen vermessenen einfach modifizierten RNA Duplexen

Bei allen im Rahmen dieser Arbeit vermessenen RNA Duplexen wurde ebenfalls eine

Enthalpie-Entropie-Kompensationen festgestellt Abbildung 711 zeigt dieses

Ergebnis Die Regressionsgerade weist mit rsup2 = 0977 einen fast idealen Wert auf

Die Abweichungen der einzelnen Werte von der idealen Ausgleichgeraden liegen im

Bereich der Fehler der UV-Messungen

Enthalpie-Entropie-Kompensation

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 97

75 CD-spektroskopische Untersuchungen

Zur Untersuchung des Einflusses modifizierter Verbindungen auf die Struktur einer A-

Helix RNA wurden die CD-Spektren der modifizierten Duplexe aufgenommen und

analysiert

Die Circular Dichroismus(CD)-Spektroskopie ist eine optische Methode zur

Untersuchung der Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen chiraler Biomolekuumlle Sie beruht

auf der unterschiedlich starken Absorption von links und rechts polarisiertem Licht

durch optisch aktive Substanzen Bei dieser nicht destruktiven Meszligmethode wird die

wellenlaumlngabhaumlngige Elliptizitaumlt der Probe gemessen Diese ist uumlber die Intensitaumlt

des rechts bzw linkspolarisierten Lichts nach dem Absorptionsvorgang definiert und

haumlngt uumlber das Lambert Beeracutesche Gesetz mit den Extinktionskoeffizienten der

Probe zusammen In CD-Spektren wird die Elliptizitaumlt als Funktion der Wellenlaumlnge

aufgetragen Die resultierenden Werte werden je nach Vorzeichen als positiver bzw

negativer Cotton-Effekt bezeichnet Der groszlige Vorteil der CD-Spektroskopie liegt in

der Empfindlichkeit der Messung gegenuumlber Veraumlnderungen in der Struktur der zu

untersuchenden Molekuumlle der einfachen Durchfuumlhrbarkeit der Messung der

geringen Probenmenge und der bereits erwaumlhnten nicht destruktiven Natur der

Messung (Gray 1992)

Ein CD-Spektrum liefert allerdings keine genaue Strukturinformation sondern nur ein

strukturabhaumlngiges Gesamtbild Die Intensitaumlt und die Lage einzelner Banden kann

nur im Vergleich mit Spektren bekannter Strukturen interpretiert werden Es koumlnnen

jedoch zuverlaumlssige Aussagen uumlber die Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen von

Nukleinsaumluren gemacht werden da die entsprechende A- B- und Z-Form von

Helices charakteristische Spektren aufweisen (Woody 1995) Die A-Helix weist dabei

ein charakteristisches Maximum bei ca 260 nm auf und ein Minimum bei ca 240 nm

Waumlhrend sich die Form der Spektren nicht veraumlndert ist eine Verschiebung der

Maxima und Minima um einige Nanomter moumlglich Diese sind durch die

Sequenzabhaumlngigkeit der Absorption bedingt

Die im Rahmen dieser Arbeit durchgefuumlhrten CD-Untersuchungen wurden an einem

JASCO J-710 Spektrometer mit einem thermostatisierten Kuumlvettenhalter

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 98

durchgefuumlhrt Fuumlr die Messungen wurde der gleiche Puffer verwendet wie bei den

UVVIS-spektroskopischen Untersuchungen jedoch nur ein Fuumlnftel der

Probenmenge da fuumlr dieses Geraumlt kleinere Kuumlvetten zur Verfuumlgung standen

Die monomodifizierten Duplexe wurden im Wellenlaumlngebereich von 350-210 nm

untersucht Die vergleichenden Messungen erfolgten bei 10degC um zu gewaumlhrleisten

dass die beiden Oligonukleotid-Straumlnge vollstaumlndig als Duplex vorliegen Zudem

wurden die Messungen unter kontinuierlichem N2-Strom durchgefuumlhrt um eine

Kondensation von Luftfeuchtigkeit an der Glaswand der Kuumlvette und somit eine

Stoumlrung der Messung zu unterbinden

Abbildung 711 CD-Spektren der RNA-Duplexe mit Fluormodifizierteindolen

gepaart mit A

Alle in Abbildung 711 gezeigten CD-Spektren zeigen den fuumlr eine A-Helix

charakteristischen Kurvenverlauf Es ist eine deutlich houmlhere Elliptizitaumlt der 6FI

modifizierte Duplex bei dem Hauptmaximum festzustellen Dieses Hauptmaximum

zeigt dass dieser Strang eine bessere Stabilitaumlt hat

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

200 220 240 260 280 300 320 340

4FI

6FI

7FI

I

46DFI

5FI

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 99

Abbildung 712 CD-Spektren der RNA-Duplexe gepaart zwischen 46DFBI

46DFI 7NP 9DP und A

CD-Spektroskopische Untersuchungen wurden auch an RNA-Duplexen modifiziert

mit 46DFBI 46DFI 7NP und 9DP und mit A hybridisiert durchgefuumlhrt

Aus den Spektren laumlsst sich erkennen dass die Haupmaxima uumlber die Stabilitaumlt

aussagen Eine deutlich geringere Elliptizitaumlt wurde bei 46DFBI gemessen waumlhrend

das houmlchste Maximum bei 9DP ist Diese korreliert sehr gut mit gemessenen Tm-

Werten

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

190 210 230 250 270 290 310 330 350

λ [ nm ]

θ [

mg

rad

]

9NP

7NP

46DFI

46DFBI

8 PMF Berechnungen 100

8 PMF Berechnungen

Aufgrund der von Parsch und Engels 2002 (Parsch 2002) durchgefuumlhrten

Experimente konnte gezeigt werden dass 46-Difluorbenzimidazol (5) und 24-

Difluorbenzol (6) zwei universale Basen mit der niedrigsten Destabilisierung des RNA

12mers und den kleinsten Energie-Unterschieden in Bezug auf die

gegenuumlberliegende natuumlrliche Base sind Es wurde vermutet dass keine typischen

Wasserstoffbruumlcken zwischen der Fluorbase und der natuumlrlichen Base vorliegen

Vielmehr werden schwache dipolare C-FH-X-Wechselwirkungen als stabilisierende

Kraft vorgeschlagen (Parsch 2002) Um die zugrunde liegenden stabilisierenden

Kraumlfte der Fluorbasen bzw deren Universalitaumlt weiter zu untersuchen wurden

bdquoPotential of mean forceldquo (PMF) Berechungen mit Hilfe von Molekulardynamik(MD)-

Simulationen durchgefuumlhrt (siehe Methoden Teil) Diese untersuchten Basen-

Paarungen sind in Abbildung 82 gezeigt Zudem sollte geklaumlrt werden was der

stabilisierende Beitrag der Fluorsubstituenten im Vergleich zu Toluol ist Aufgrund der

Ergebnisse dieser Berechungen konnten neue bdquouniverselleldquo Basen vorhergesagt und

mit weiteren Experimenten validiert werden

81 Methoden

Die Berechnungen PMF (potential of mean force) wurden mit dem AMBER8

Molekular Simulationspaket ausgefuumlhrt (Case at al 2005) Strukturen von

natuumlrlichen Basen wurden von nucgen Modul AMBER uumlbernommen und modifiziert

durch Umtausch von Ribose mit Methyl-Gruppe Aumlhnlich natuumlrliche PurinPyrimidin

Basen wurden als Toluen 24-Difluorotoluen und 46-Difluoro-1-methyl-benzimidazol

8 PMF Berechnungen 101

modifiziert Alle Berechnungen wurden mit parm94 (Cornell at al 1995) und gaff

(Wang at al 2004) Parameter-Set ausgefuumlhrt Folgend RESP Methodologie (Bayly

1993) wurde die Atomladung von natuumlrlichen Basenanaloga bestimmt Im der Fall

natuumlrlichen Basen wurde die Atomladung der Methyl-Gruppe auf der glykosidische

Seit allgemein neutral gerichtet mit Atomladung der Base uumlbernommen von AMBER

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Nicht-natuumlrliche Basen wurden jeweils mit A und C gepaart Watson-Crick

Basenpaargeometrie wurde durch Uumlberlagerung auf die Struktur einer natuumlrlichen A-

Form RNA erhalten Um die Bewegungen der Basen gestapelten Konformationen

waumlhrend den Simulationen zu verhindern wurden vier Bindungswinkel angelegt nach

Referenz Stofer at al 1999 und exemplarisch in Abb81 gezeigt (gelbe Linien)

Aumlhnlich Propellerwinkel zwischen zwei Basen wurde in Order planer Konfiguration

eingeschraumlnkt (Abbildung 81 orange-Linien) Die Basen wurden in eine Box von

TIP3P(Jorgensen at al 1983) Wassermolekuumlle plaziert Molekular Dynamik (MD)

Simulationen wurden mit sander Modul von AMBER Programmpaket ausgefuumlhrt

mittels periodischer Randbedingungen und particle mesh Ewald method (PME)

(Dorden at al 1993) um weiterraumlumige elektrostatische Wechselwirkungen zu

bearbeiten Alle Simulationen wurden in NVT ensemble bei 300K ausgefuumlhrt mit

Zeitschritten von 2fs Zur Beschraumlnkung fuumlr alle Bindungen an denen H beteiligt sind

wurde der SHAKE (Ryckaert at al 1977) Algorithmus verwendet

PMF wurden mittels Umbrella Sampling (Torrie 1977) berechnet Hier wurde das

System eingeschraumlnkt auf engem Bereich der Koordinate bei Anwendung eines

quadratischen Potentials Vi(r) In unserem Fall der Abstand zwischen zwei

Atomringen wie das in Abb81 gezeigt ist (tiefrote Linie) wurde als

Reaktionskoordinate benutzt Von beeinflusst Haumlufigkeitverteilung Pi(r) erhalten fuumlr

jedes Intervall i PMF Wi(r) wurde Nachbearbeitung mittels WHAM erhalten (Bouzida

1992)

iiiBi CrVrPTkrW )()(ln)(

In dieser Methode sind Histogramme Pi(r) kombiniert und die Faktoren Ci werden

iterativ so angepasst dass eine optimale Loumlsung resultiert die die

8 PMF Berechnungen 102

Kontinuitaumltsbedingungen erfuumlllt Am Ende werden so die resultierende PMF vertikal

so verschoben dass die laumlngsten Distanzen Null werden Abstaumlnde r wurden von 3

bis 10 Ǻ in 1 Ǻ Schritte durchmustert wobei jeweils 200 ps Aumlquilibrierung vor dem

eigentlichen Durchmustern von mindestens 800ps fuumlr jedes Intervall erfolgte

Abbildung 81 Abstand zwischen zwei Atomringe

82 Ergebnisse und Diskussion

Die freien Energie Kurven der verschiedenen Basenpaarungen der Fluorbasen 5 und

6 jeweils gegen A und C sind in Abb 83 gezeigt Alle Kurven sind bei dem

maximalen simulierten Abstand zwischen den Basen auf Null gesetzt worden Wie

aufgrund des vorangegangenen Experiments (Parsch 2002) erwartet lassen sich

anhand der Energieprofile in Abb 83 keine Unterschiede in Bezug auf die

gegenuumlberliegende Base beobachten Der universale Charakter der Fluorbasen 5

und 6 wird in der Simulation wiedergegeben Die Basenpaarung mit 5 bzw 6 ist

allerdings mit +07 kcalmol unguumlnstig im Vergleich zu -31 kcalmol bei dem Watson-

Crick Basenpaar AU (Daten nicht gezeigt) Das erste Energieminimum der 5 bzw 6

Basenpaare liegt auch bei einem groumlszligeren Abstand zwischen den Basen als bei AU

(36 Aring vs 30 Aring) Dies laumlsst vermuten dass bei 5 bzw 6 keine klassischen

Wasserstoffbruumlcken wie bei einer Watson-Crick Basenpaarung vorliegen und

moumlglicherweise die Desolvatation der Fluorsubstituenten ein wichtiger

stabilisierender Faktor ist Um dies genauer zu untersuchen wurden PMF-

8 PMF Berechnungen 103

Berechnungen fuumlr die schwaumlchere universale Base ohne Fluorsubstituenten (Toluen)

durchgefuumlhrt

Auch fuumlr Toluen stimmen Simulation und Experiment dahingehend uumlberein dass sich

keine Unterschiede im Energieprofil in Bezug auf die gepaarte Base beobachten

lassen (Abbildung 83 schwarze und orangene Kurve) Die Basenpaarung mit

Toluen ist mit +16 kcalmol noch unguumlnstiger als die mit 46-Difluorbenzimidazol (5)

bzw 24-Difluorbenzol (6) Anhand der ungefaumlhr gleichen Energie (~19 plusmn 03

kcalmol) der

NN

N

NNH2

NN

N

NNH2

H3C

F

F CH3

N

NH2

H3C F

F

CH3O

N

NF

F

CH3H3C

N

NF

F

CH3N

NH2

H3C O

NN

N

NNH2

H3C

CH3

N

NH2

H3C OCH3

Abbildung 82 Mit MD untersuchte Basenpaare A-5 (blau) C-5 (rot) A-6 (gruumln) C-6 (magenta) A-Toluen (schwarz) und C-Toluen (orange)

8 PMF Berechnungen 104

3 4 5 6 7 8 9 10 11-1

0

1

2

3

4

5

6

7P

MF

[kcalm

ol]

r [Aring]

3 4 5 6 7 8 9 10 11-1

0

1

2

3

4

5

6

7P

MF

[kcalm

ol]

r [Aring]

Abbildung 83 Freie Energie Kurve fuumlr die Basenpaare A5 (blau) C5 (rot) A6

(gruumln) C6 (magenta) AToluen (schwarz) und CToluen (orange)

ersten Energiebarriere im PMF bei ca 47 Aring Abstand zwischen den gepaarten Basen

laumlsst sich schlieszligen dass bei allen in Abb 83 gezeigten Basenpaarungen der

Energieaufwand gleich hoch ist waumlhrend der Annaumlherung zwischen den Basen sich

befindendes Wasser zu verdraumlngen Der Unterschied in den PMF-Werten am ersten

Minimum muss also in den Interaktionen der Fluorsubstituenten in 46-

Difluorbenzimidazol bzw 24-Difluorbenzol im Vergleich zu Toluen liegen was auf

schwache dipolare C-FhellipH-X bzw XhellipH-C Wechselwirkungen hinweist die schon in

Referenz Justin 2004 beschriebenen wurden

83 Vorhersage

Aufgrund der identifizierten Stabilitaumltseigenschaften der Fluorbasen B und E und

unter Beruumlcksichtigung der Bioisosterie von in Heteroaromaten befindendem

Stickstoff und an einen Aromaten gebundenem Fluor wurden die ersten drei in

Tabelle 81 aufgefuumlhrten Verbindungen als alternative universelle Basen

8 PMF Berechnungen 105

N

N

N

N

CH3

vorgeschlagen Fuumlr jede der Basen wurden wieder PMFs fuumlr die Basenpaarung mit A

und C berechnet Anhand der errechneten freien Energien konnte 7-N-Purin als

vielversprechendste universelle Base

X = universale Base ΔG fuumlr XA [ kcalmol] ΔG fuumlr XC[ kcalmol]

CH3

NC

NC

049 005

CH3

O2N

O2N

-047 -091

075 098

N

N

N CH3

080 105

Tabelle 81 Vorgeschlagene alternative bdquouniverselleldquo Basen 24-Dicyanotoluen (blau) 24-Dinitrotoluol (rot) 7-N-Purin (gruumln) und 9-Deasapurin (magenta) und die Freie Energie ΔG berechnet aus jeweiligen PMFs

identifiziert werden (Tab 81) da sie die geringsten Unterschiede in den freien

Energien in Bezug auf die jeweils gepaarte Base aufweisen und die Energien in etwa

im Bereich von 5 und 6 liegen Neue Experimente wurden durchgefuumlhrt um die

vorhergesagten Eigenschaften der Purine zu validieren Fuumlr die aus den

Experimenten resultierenden potentiellen universellen Base 9-Deaza- und 7-N-Purin

wurden ebenfalls PMF-Berechungen durchgefuumlhrt (Tab 81 letzte Zeile)

8 PMF Berechnungen 106

84 Schlussfolgerung

Zusammenfassend laumlsst sich sagen dass die aus den Simulationen berechneten

relativen freien Energien fuumlr alle Basenpaarungen mit experimentellen Ergebnissen

dahingehend uumlbereinstimmen dass sie den universellen Charakter der

Basenanaloga betonen Die universellen Basen zeigen das gleiche freie Energie

Profil ungeachtet der gegenuumlberliegenden Base Es konnte gezeigt werden dass der

Energieaufwand fuumlr die Desolvatisierung der Basenpaare fuumlr Toluen und 46-

Difluorbenzimidazol 24-Difluorbenzol aumlquivalent sind Des Weiteren wurden

schwache aber attraktive C-FhellipH-X bzw XhellipH-C Dipolinteraktionen der Fluorbasen

als ausschlaggebend fuumlr die Stabilisierung der RNA identifiziert Im Vergleich zu

Watson-Crick Basenpaaren ist die Basenpaarung mit Fluorbasen eher unguumlnstig7-

N-Purin wurde aufgrund der durchgefuumlhrten Simulationen als potentielle universelle

Base identifiziert und durch die nachfolgenden Experimente als solche bestaumltigt

(siehe Kapitel 7) Auch die aus dem Experiment resultierende Base 9-Deazapurin

wurde von den Simulationen als universelle Base bestaumltigt

9 Zusammenfassung amp Ausblick 107

9 Zusammenfassung amp Ausblick

Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden modifizierte Nukleoside synthetisiert um

ihren Einfluss auf die Stabilitaumlt von RNA-Duplexen zu untersuchen

Bei den fluorierten Benzimidazol-Nukleosidanaloga handelt es sich um universelle

Basen die bei der Basenpaarung nicht zwischen den vier natuumlrlichen Nukleosiden

unterscheiden koumlnnen Die dabei auftretende Destabilisierung der RNA-Duplexe

sollte durch die Aumlnderung physikalisch-chemischer Eigenschaften vermindert

werden Durch die Synthese der fluorierten Indol-Nukleosidanaloga mit denselben

Fluoratompositionen sollte nachgewiesen werden welche Rolle ein ausfallendes

Stickstoffatom im Fuumlnfring-System spielt (Abbildung 91)

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

OO

O OH

AS

Abbildung 91 Synthetisierte Fluoroindol-Nukleosidanaloga

9 Zusammenfassung amp Ausblick 108

Weitere Untersuchungen wurden so entwickelt dass die zwei spC-F in 46DFBI wie

auch in 46DFI mit Stickstoffatomen getauscht wurden So wurde noch eine neue

Serie Nukleosidanaloga synthetisiert (Abbildung 92) Schlieszliglich wurde noch 1-

Desoxy-D-ribofuranose AS als absischer Baustein synthetisiert

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abbildung 92 Synthetisierte 7-N-Purin und 9-Deazapurin-Nukleoside

Die Synthese der Indol- und 9-Deazapurin-Nukleosidanaloga wurde uumlber eine

Glycsilierungsreaktion mit geeignet geschuumltzter Deoxyribose durchgefuumlhrt Dies

wurde uumlber vier Stufen ohne Aufreinigung aus Deoxyribose synthetisiert Die

entsprechenden Deoxy-nukleoside wurden danach in fuumlnf Schritten zu Ribo-

nukleosiden transformiert Nach der Entschuumltzung von Toluoyl-Gruppen wurden die

5acute- und 3acute-OH Gruppen sukzessiv geschuumltzt Nach simultaner 5acute-OH Entschuumltzung

und 3acute-OMs Eliminierung wurden die gewuumlnschten Ribonukleoside durch

katalytische Dihydroxilierung erhalten Die Darstellung der Verbindung 7NP erfolgte

uumlber die Silyl-Hilbert-Johnson-Reaktion Der abasische Baustein AS wurde

ausgehend von 235-Tri-O-benzyl-ribofuranose durch Dehydroxylierung und

anschlieszligende Entschuumltzung erreicht

Von allen Nukleosiden gelang es Kristalle aus Wasser oder Methanol zu erhalten

und roumlntgenkristallographisch zu untersuchen Die Kristallpackungen zeigten eine

sehr interessante Anordnung der Molekuumlle Alle Fluorindol-Nukleoside mit Ausnahme

von 7-N-Purin-Nukleosid 7NP zeigten nicht die fuumlr aromatische Systeme normale

Fischgraumlten-Struktur sondern eine Anordnung in der die Molekuumlle gegenuumlberliegen

Die Kristallpackung besteht abwechselnd aus hydrophilen und lipophilen Schichten

Die hydrophilen Schichten bestehen aus den Zuckeruntereinheiten und die lipophilen

9 Zusammenfassung amp Ausblick 109

aus den Fluoraromaten Die Zucker sind durch Wasserstoffbruumlcken miteinander

verbunden Fuumlr die Orientierung der Molekuumlle zueinander sind aber die Fluoratome

verantwortlich In der Kristallpackung von 7-Fluorindol-Nukleosid 7FI kann ein Fluor-

Wasserstoff-Abstand von nur 230 pm detektiert werden Dies ist deutlich kuumlrzer als

die Summe der van-der-Waals Radien von Fluor und Wasserstoff von 255 Aring Der

Abstand wird zwischen dem Fluor des einen Nukleosids und einem Wasserstoff

eines gegenuumlberliegenden Nukleosids gemessen Der Abstand von 230 Aring ist einer

der kuumlrzesten jemals in Kristallen gemessenen F-H Abstaumlnde des Typs Cspsup2-FH-

Cspsup2 Bedingt durch diesen kurzen Abstand kann von einer FH Wasserstoffbruumlcke

gesprochen werden Auf der anderen Seite in der Kristallstruktur von 4-Fluorindol-

Nukleosid 4FI konnte ein F-H Abstand von 269 Aring nachgewiesen werden welcher

deutlich laumlnger als die Summe der van-der-Waals Radien von Fluor und Wasserstoff

ist

Die Nukleoside wurden auf ihre Lipophilie hin untersucht Zu diesem Zweck wurden

Octanol-Wasser Verteilungskoeffizienten der Nukleoside gemessen Die fluorierten

Nukleoside zeigten im Gegensatz zu den nichtfluorierten Nukleosiden eine deutlich

groumlszligere Lipophilie

Nach Umsetzung der Nukleoside zu den Phosphoramiditen konnten diese

kupplungsfaumlhigen Monomere in den RNA-Festphasensynthesen eingesetzt und in

RNA 12mere eingebaut werden

Um den Einfluss der aromatischen Fluorosubstitutionen auf die thermodynamische

Stabilitaumlt von RNA-Duplexen zu untersuchen wurden UVVIS- und CD-

spektroskopische Messungen an monomodifizierten RNA 12meren durchgefuumlhrt Aus

den erhaltenen Schmelzkurven wurden die Schmelzpunkte bestimmt (Abbildung 93)

und die thermodynamischen Daten ausgerechnet

Die Anwendung hydrophober Fluorsubstituierter Nukleobasen fuumlhrte im Fall der

fluorierten Indol-Nukleoside zu Destabilisierung im Vergleich mit natuumlrlichen

Basenpaaren

9 Zusammenfassung amp Ausblick 110

Fluoriertre Indol-Nukleoside gepaart mit natuumlrlichen Basen

0

5

10

15

20

25

30

35

40

4FI 5FI 6FI 7FI 46DFI I

Tm

-We

rt [

degC]

A

C

G

U

Abbildung 93 Graphische Darstellung der Schmelzpunkte der RNA-Duplexe

Aus den folgenden Resultaten laumlsst sich zusammenfassen

1 Position der Fluoratom in fluorierten Indole spielt eine wesentliche Rolle fuumlr die

Stabilitaumlt des RNA-Duplex

2 6FI bildet die stabilste Basenpaaren mit natuumlrlichen Basen

3 Basenpaarung von 4FI traumlgt eine deutlich houmlhere Destabilisierung Fuumlr diese

Modifikation wurden auch die laumlngsten Abstandwerte zwischen C-FhellipH in der

Kristallpackung gemessen (Die Vermutung liegt nahe dass diese Base sich

auszligerhalb des Duplex befindet)

4 Alle Fluorindol-Basenanaloga zeigen die Tendenz zur Paarung mit Adenosin

5 Bei 46DFI handelt sich um universelle Base

Um noch weniger destabilisierende universelle Basen zu finden wurde das

Forschungsfeld mit Methoden aus dem Bereich der strukturellen Bioinformatik

Molekuumll-dynamiksimulationen und freie Energie-Rechnungen ausgeweitet

Resultierende Simulationen fuumlhrten zu zwei neuen Basen 7NP als Analogon zu

46DFBI und 9DP als Analogon zu 46DFI (siehe Kapitel 8) Theoretische

Rechnungen lieszligen sich bestaumltigen durch experimentelle Ergebnisse (Abbildund

94)

9 Zusammenfassung amp Ausblick 111

Modifizierte Basenpaare

0

5

10

15

20

25

30

35

40

A C G U

Tm

-Wert

[degC

]

46DFBI

7NP

46DFI

9DP

Abbildung 94 Graphische Darstellung der Schmelzpunkte der RNA-Duplexe

Die so entstandene Serie von Purin-Basenanaloga hat uns gezeigt dass der

Austausch von Fluoratomen durch Stickstoffatome stabilisierende Effekte bringt Die

chemischen Aumlnderungen beeinflussen die physikalischen Eigenschaften welche

dadurch Stabilisierung oder Destabilisierung des RNA-Duuplex dirigieren In

Abbildung 95 befinden sich ausgerechnete Dipolmomente

46DFBI (μ=307 D) 46DFI (μ=393 D) 7NP (μ=460 D) 9DP (μ=474 D)

Abbildung 95 Ausgerechnete elektrostatisches Feld und Dipolmomente

9 Zusammenfassung amp Ausblick 112

Somit koumlnnen wir fuumlr diese Serie folgendes resuumlmieren

46FI als universelles Base Analogon zu 46DFBI zeigt geringere

destabilisierende Effekte auf den 12mer RNA-Duplex

Umtausch von Fluoratomen in den beiden Basen (46DFI und 46DFBI)

resultiert in deutlich besserer Basenpaarung

Auserrechnete thermodynamische Parametern (von gemessenen Tm-Werten)

wurde ersichtlicht dass houmlhere Tm-Werte durch geringere Destabilisierung

aus Solvatation resultieren nicht aus erhoumlhten Stacking Effekten des RNA-

Duplex

Aus den in dieser Doktorarbeit gewonnenen Erkenntnissen eroumlffnen sich neue

interessante Arbeitsgebiete

Synthese der Triphosphate der modifizierten Nukleoside sowie enzymatische

Einbauversuche

Einbau der als universellen Basen erkannten Nukleoside in Ribozyme mit Test

der Enzymselektivitaumlt und Enzymaktivitaumlt

Der Einsatz der artifiziellen Nukleoside in der RNA Interferenz

10 Experimenteller Teil 113

10 Experimenteller Teil

101 Allgemeines

1011 Chromatographie

Fuumlr die Chromatographie (DC pDC und FC) wurden folgende Loumlsungsmittel

eingesetzt

Acetonitril pa

Ethylacetat technische Qualitaumlt wurde uumlber Calciumchlorid getrocknet und

destilliert

n-Hexan technische Qualitaumlt wurde bei Normaldruck destilliert

Isopropanol technische Qualitaumlt wurde bei Normaldruck destilliert

Methanol technische Qualitaumlt wurde bei Normaldruck destilliert

Methylenchlorid techn Qualitaumlt wurde uumlber Calciumchlorid getrocknet und

destilliert

Wasser reinst

1011a Duumlnnschichtchromatographie (DC)

Fuumlr die analytische Duumlnnschichtchromatographie wurden mit Kieselgel 60

beschichtete Aluminiumfolien mit Fluoreszenzindikator verwendet (Merck Nr 5554

02 mm Schichtdicke) die auf eine Groumlszlige von 2 - 5 10 cm zugeschnitten wurden

Die Laufstrecke betrug 8 - 9 cm Alle Rf-Werte wurden bei Kammersaumlttigung ermittelt

UV-aktive Substanzen wurden mit einer UV-Lampe bei einer Wellenlaumlnge von 254

10 Experimenteller Teil 114

nm detektiert Duumlnnschichtchromatogramme mit UV-inaktiven Zuckern wurden mit

einem Reagenz aus 10 konz Essigsaumlure 5 Anisaldehyd und 5 konz

Schwefelsaumlure in 75 igem waumlssr Ethanol bestrichen und mit einem Heiszligluftfoumln auf

etwa 300degC erhitzt Dabei faumlrbten sich die Verbindungen schwarz

Die Dimethoxytritylgruppe konnte durch Uumlberleiten von Salzsaumluredaumlmpfen detektiert

werden Es erfolgte eine Orangefaumlrbung

1011b Praumlparative Duumlnnschichtchromatographie (pDC)

Fuumlr die praumlparative Duumlnnschichtchromatographie wurde ein Chromatotron der Firma

Harrison Research (Modell 7924 T) verwendet Als Trennmaterial diente hierbei

gipshaltiges Kieselgel (Merck 60 PF254 Nr 7749) das in Schichtdicken von 1 2 bzw

4 mm auf entsprechende Glasplatten (Durchmesser 20 cm) aufgetragen wurde Die

Detektion der UV-aktiven Substanzen erfolgte bei einer Wellenlaumlnge von 254 nm

1011c Praumlparative Saumlulenchromatographie (Flash-Chromatographie FC)

Die Flash-Saumlulenchromatographie (Still et al 1978) wurde mit Kieselgel 60

(Korngroumlszlige 40-63 m Merck Nr 9385) als Trennmaterial durchgefuumlhrt Es standen

Saumlulen verschiedener Durchmesser zur Verfuumlgung Die Trennungen wurden wie bei

den Einzelverbindungen in Kapitel 7 beschrieben entweder isokratisch oder mit

Stufengradienten durchgefuumlhrt

1011d Hochleistungsfluumlssigkeitschromatographie (HPLC)

Die HPLC Aufreinigungen der Oligonukleotide wurden auf Anlagen von JASCO

durchgefuumlhrt Details sind in Kapitel 7 beschrieben Die Retentionszeiten der

ungeschuumltzten Nukleoside wurden ebenfalls auf der Anlage von JASCO bestimmt

Details sind in Kapitel 7 beschrieben

10 Experimenteller Teil 115

1012 Spektroskopie

1012a NMR-Spektroskopie

Die NMR-Spektren wurden auf den Geraumlten AMX 250 WH 270 und AMX 400 der

Firma Bruker aufgenommen Die chemische Verschiebung (ppm) wurde auf das

jeweilige Loumlsungsmittelsignal geeicht Als Loumlsungsmittel wurden DMSO-d6 mit =

249 ppm und CDCl3 mit = 727 ppm fuumlr die 1H-NMR-Spektren sowie DMSO-d6 mit

= 395 ppm und CDCl3 mit = 770 ppm fuumlr die 13C-NMR-Spektren verwendet Fuumlr

die 19F-NMR-Spektren in DMSO-d6 wurde CCl3F als Standard verwendet und auf ndash

1629 ppm geeicht Alle Spektren wurden bei einer Temperatur von 300 K

aufgenommen

1012b UVVIS-Spektroskopie

Die UV-Spektren wurden an einem UV-Spektralphotometer der Firma Varian (Modell

Cary 1) aufgenommen

1013 Massenspektrometrie

Die Massenspektren wurden auf Geraumlten der Firmen VG Analytical und VG Biotec

(heute Micromass) aufgenommen Fuumlr die Electrospray-Ionisation (ESI) stand eine

VG Platform II mit Quadrupol Analysator zur Verfuumlgung Spektren mit

matrixunterstuumltzter Laserdesorption Ionisation (MALDI) wurden auf einem

Flugzeitmassenspektrometer (VG Tofspec) entweder im linearen oder im

Reflectronmodus gemessen

10 Experimenteller Teil 116

1014 Elementaranalyse

Die Elementaranalysen wurden an einem Geraumlt der Firma Foss-Heraeus (CHN-O-

Rapid) durchgefuumlhrt

1015 Verwendete Chemikalien

1235 Tetra-O-acetyl--D-ribofuranose = -D-Ribofuranose-1235-tetraacetat

C13H18O9 [31828] Aldrich Nr 15902-6 98 Smp 81-83degC

12-Dichlorethan = Ethylenchlorid C2H4Cl2 [9896] Fluka Nr 03527 puriss absolut

uumlber Molekularsieb 995 H2O lt 0005 Sdp 84degC d = 1253

1-Butanol C4H10O [7412] Fluka Nr 19430 purum 98 Sdp 116-118degC d =

081

1-Methyl-2-pyrrolidinon C5H9NO [9913] Aldrich Nr 27045-8 gt 99 fuumlr die HPLC

Sdp(10 mm) 81-82degC d = 1028

1-Methylimidazol C4H6N2 [8211] Fluka Nr 67560 puriss 99 Sdp 195-197degC

d = 1033

1-Octanol C8H18O [13023] Fluka Nr 74848 fuumlr die UV-Spektroskopie 995 d

= 082

24-Difluorobenzaldehyd C7H4F2O [14211] Fluka Nr 36886 purum gt 970 Sdp

65-66degC d=1305

2-Deoxy-D-erythro-pentose C5H10O4 [13413] Fluka Nr 31170 purum 990

2-Fluoracetanilid C8H8FNO [15316] Lancaster Nr 1201 98 Smp 75-77degC

2-Fluorobenzaldehyd C7H5FO [12412] Fluka Nr 46550 purum gt 980 Sdp

172-174degC d=1187

44-Dimethoxytriphenylmethylchlorid = 44-Dimethoxytritylchlorid (DMTrCl)

C21H19ClO2 [33883] Merck Nr 818616 gt 99 Smp 120-123degC

4-Fluorobenzaldehyd C7H5FO [12412] Fluka Nr 46570 purum gt 980 Sdp

181degC d=1157

4-Fluoroindol C8H6FN [13514] Fluorochem Nr 005409

10 Experimenteller Teil 117

4-Methyl-benzoylchlorid=p-Toluoylchlorid CH3C6H4COCl [15459] Fluka Nr76220

purum 980 Sdp 225-227degC d=1169

4-Methyl-morpholin-4-oxid-Monohydrat C5H11NO2H2O [13516] Fluka Nr 67873

puriss 970 Smp 71-73degC

5-Fluoroindol C8H6FN [13514] Fluorochem Nr 006240

7-Fluoroindol C8H6FN [13514] Fluorochem Nr 005411

Acetonitril C2H3N [4105] Fluka Nr 00695 puriss 995 absolut uumlber

Molekularsieb H2O 001 Sdp 82degC d = 0782

Acetonitril C2H3N [4105] Fluka Nr 00709 puriss 995 absolut uumlber

Molekularsieb H2O 0001 Sdp 82degC d = 0782 (fuumlr die Synthese der

Phosphoramidite verwendet)

Acetonitril C2H3N [4105] Roth Nr 88252 995 fuumlr die HPLC Sdp 81-82degC d =

078

Acetylchlorid C2H3ClO [7850] Fluka Nr00990 puriss 990 Sdp 52degC d=1105

Aminomalonsaumlure-diethylester-hydrochlorid C7H13NO4HCl [21165] Fluka Nr

08360 purum gt 990 Smp 165-170degC

Ammoniak NH3 (g) [1703] Linde eingesetzt wie gekauft

Ammoniakloumlsung NH4OH [3505] Merck Nr 105426 32 reinst d = 088

Ammoniumchlorid NH4Cl [5349] Fluka Nr 09702 purum pa 99

Argon Qualitaumlt 48 Linde eingesetzt wie gekauft

Bortrifluorid-Ethyletherat BF3C4H10O [14193] Fluka Nr 15719 purum saumlurefrei

Sdp 128degC d = 113

Bromessigsaumlure-methylester C3H5BrO2 [15298] purum gt 970 Sdp 144-145degC

d=1664

Celite-Filtergel Fluka Nr 22139 Filterhilfsmittel leicht gegluumlht

Chloroform-d1 CDCl3 [12037] Deutero GmbH 998 Atom D stabilisiert mit Silber

Cyclohexen C6H10 [8215] Fluka Nr 29240 purum 99 stabilisiert mit ~001

26-Di-tert-butyl-p-kresol Sdp 81-84degC d = 081

Deuteriumoxid D2O Deutero GmbH 999 Atom D

Diethylether C4H10O [7412] Fluka Nr 31685 puriss 995 uumlber Molekularsieb

stabilisiert mit 26-Di-tert-butyl-p-kresol Sdp 35-36degC d = 0713

Diethylpyrocarbonat (DEPC) C6H10O5 [16214] Fluka Nr 32490 purum 97

Sdp 160-163degC d = 112

10 Experimenteller Teil 118

Diisopropylamin C6H15N [10119] Aldrich Nr 47122-4 995 d = 0722

Diisopropylethylamin (Huumlnigs Base DIPEA) C8H19N [12925] Aldrich Nr D12580-6

99 Sdp 127degC d = 0742

Dimethylsulfoxid-d6 (DMSO-d6) C2D6OS [8413] Groupe C E Saclay

998 Atom D

Dinatriumhydrogenphosphat Dodecahydrat Na2HPO412H2O [35814] Fluka Nr

71650 puriss pa kristallisiert

Dioxan C4H8O2 [8811] Riedel-de Haeumln Nr 33147 fuumlr Analyse 995

Essigsaumlure C2H4O2 [6005] Riedel-de Haeumln Nr 33209 998 Sdp 117-118degC

d = 1049

Essigsaumlureanhydrid C4H6O3 [10209] Fluka Nr 45830 puriss pa Sdp 138-140degC

d = 108

Ethanol C2H6O [4607] Riedel-de Haeumln Nr 32205 fuumlr Analyse

Formamidin-acetat CH4N2CldquoH4O2 [10411] Fluka Nr 47690 purum gt 980

Smp 160degC

Indol C8H7N [11715] Fluka Nr 57190 puriss 990 Smp 52-53degC

Isoxasol C3H3NO [6906] Fluka Nr 59948 purum gt 970 Sdp 193-95degC

d=1077

Kaliumhydroxid KOH [5611] Fluka Nr 60370 puriss pa Plaumltzchen 86

Kaliumhydroxid KOH [5611] Fluka Nr 60380 purum Pulver 85

Kupfer Cu [ 6355] Fluka Nr 61141 purum 99

Lithiumchlorid LiCl [4239] Fluka Nr 62480 purum pa

Magnesiumsulfat MgSO4 [12037] Riedel-de Haeumln Nr 13143 reinst getrocknet

Methanol CH4O [3204] Fluka Nr 65542 puriss gt 995 uumlber Molekularsieb

H2O 100 ppm Sdp 64-65degC d = 079

Methanol CH4O [3204] Riedel-de Haeumln Nr 32213 gt 998 max 005 H2O

Sdp 64-65degC d = 0792

Methansulfochlorid CH3ClO2S [11455] puriss 990 Sdp 53-55degC d=1476

Methylenchlorid = Dichlormethan CH2Cl2 [8493] Fluka Nr 66749 puriss gt 995

uumlber Molekularsieb H2O 50 ppm Sdp 40degC d = 1325

Molekularsieb 3 Aring Fluka Nr 69831

Natrium hydrid NaH [2400] Aldrich Nr 223441 purum 95 Smp 800degC

Natriumacetat C2H3O2Na [8203] Acros Nr 14961 techn gt 95

Natriumazid NaN3 [6501] Fluka Nr 71290 purum gt 990

10 Experimenteller Teil 119

Natriumcarbonat Na2CO3 [10599] Merck Nr 106395 mind 995 wasserfrei

Natriumchlorid NaCl [5844] Merck Nr 1540 gt 995

Natriumdihydrogenphosphat Dihydrat NaH2PO42H2O [15601] Fluka Nr 71500

purum pa kristallisiert

Natriumdithionit Na2 O4S2 [17411] Fluka Nr 71699 purum~85

Natriumethoxid C2H5ONa [6805] Fluka Nr 71210 techn gt 95

Natriumhydrogencarbonat NaHCO3 [8401] Fluka Nr 71630 purum gt 98

Natriumhydroxid NaOH [4000] Gruumlssing Nr 12155 99

n-Hexan C6H14 [8617] Fluka Nr 52766 puriss absolut uumlber Molekularsieb H2O

001 Sdp 69degC d = 0659

Palladiumhydroxid auf Kohle (Pearlmanacutes Katalysator) Fluka Nr 75990 puriss 10

Palladium

Phosphorpentoxid P2O5 [14194] Riedel-de Haeumln Nr 04113 985

Phosphortrichlorid PCl3 [13733] Riedel-de Haeumln Nr 04603 99 d = 157

Pyridin C5H5N [7910] Fluka Nr 82704 puriss gt 998 H2O lt 50 ppm uumlber

Molekularsieb Sdp 116degC d = 0983

Pyridin C5H5N [7910] Gruumlssing Nr 13057 gt 995 Sdp 115degC d = 0978 wurde

mind 2h uumlber CaH2 Ruumlckfluszlig gekocht und abdestilliert

Salzsaumlure HCl [3646] Riedel-de Haeumln Nr 30721 pa mind 37

Schwefelsaumlure H2SO4 [9807] Merck Nr 100731 95-97 Sdp 330degC d = 184

Silbernitrat AgNO3 [16988] Fluka Nr 85228 puriss pa 995

Stickstoff N2 [2801] Qualitaumlt 999 Linde eingesetzt wie gekauft

Sulfurylchlorid SO2Cl2 [13497] Aldrich Nr 15776-7 97 Sdp 68-70degC d = 1680

sym-Collidin = 246-Trimethylpyridin C8H11N [12118] Fluka Nr 27690 puriss pa

99 Sdp 170-172degC d = 0914

tert-Butyldimethylchlorsilan (TBDMSCl) 1 M Lsg in THF C6H15ClSi [15073] Fluka

Nr 19904 purum d = 0886

tert-Butyldiphenylchlorosilan (TBDPSCl) C16H19ClSi [27487] Fluka Nr 19938

purum gt 995 Sdp 90degC d=1074

Tetrabutylammoniumfluorid-Lsg (TBAFTHF) C16H36FN [26147] purum~1 M Lsg in

Tetrahydrofuran d=0908

Tetrahydrofuran C4H8O [7211] Fluka Nr 87371 puriss absolut uumlber

Molekularsieb 995

Toluol C7H8 [9214] Fluka Nr 89682 purum 99 Sdp 110-112degC d = 0866

10 Experimenteller Teil 120

Triethylamin (TEA) C6H15N [10119] Fluka Nr 90340 puriss pa gt 995 Sdp

88-89degC d = 0726

Triethylamin Trihydrofluorid C6H15N3HF [16121] Aldrich Nr 34464-8 98

d = 0989

Triethylsilan C6H16Si [11628] Fluka Nr 90550 purum gt 97 Sdp 105-110degC

d = 0732

Trifluormethansulfonsaumluretrimethylsilylester (Trimethylsilyltrifluormethansulfonat

TMSTf) C4H9F3O3SSi [22226] Fluka Nr 91741 purum 98 Sdp(11 mm)

39-40degC d = 1225

Wasserstoff H2 [201] Linde eingesetzt wie gekauft

α-D-Ribofuranose C5H10O5 [15013] Aldrich Nr R175-7 98

Die fuumlr die Abspaltung der Acetylschutzgruppen benoumltigte gesaumlttigte

ammoniakalische Methanolloumlsung wurde durch Einleiten von NH3 (g) in Methanol

(pa) bei ndash78degC fuumlr 30 Minuten hergestellt Die Loumlsung wurde bei ndash20degC aufbewahrt

Fuumlr die Oligonucleotidsynthesen

Acetonitril for DNA-synthesis PerSeptive Biosystems

Acetonitril amidite diluent PerSeptive Biosystems

Capping Reagenz PerSeptive Biosystems

Saumlulen mit CPG-Traumlgermaterial PerSeptive Biosystems

Deblock-Mix PerSeptive Biosystems

Oxidizer PerSeptive Biosystems

Phosphoramidite PerSeptive Biosystems

Sephadex PD10 Saumlulen mit G25 Material Amersham Pharmacia Biotech

1016 Eingesetzte Pufferloumlsungen

a) Fuumlr die Anionenaustausch-HPLC

Puffer A DEPC-Wasser mit LiOH auf pH 80 eingestellt

Puffer B Ansatz wie Puffer A und 4239 g (1 mol) Lithiumchlorid

10 Experimenteller Teil 121

b) Fuumlr die Aufnahme der UV-Schmelzkurven und CD-Spektren

Fuumlr die Aufnahme der UV-Schmelzkurven und die CD-spektroskopischen

Untersuchungen der Oligonukleotide wurde folgendes Puffersystem eingesetzt

140 mM Natriumchlorid (204 g NaCl) 10 mM Dinatriumhydrogenphosphat

Dodecahydrat (895 mg Na2HPO412H2O) und 10 mM

Natriumdihydrogenphosphat Dihydrat (390 mg NaH2PO42H2O) Nach Auffuumlllen

mit Wasser auf 250 ml wurde die angesetzte Loumlsung durch Zugabe von

Salzsaumlure (01 N) auf einen pH-Wert von 70 eingestellt Das verwendete Wasser

war mit Diethylpyrocarbonat (DEPC) vorbehandelt Dazu wurde eine 01 ige

Loumlsung angesetzt uumlber Nacht bei RT stehen gelassen und anschlieszligend 30

Minuten autoklaviert

10 Experimenteller Teil 122

102 Liste der synthetisierten Verbindungen

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-46-difluorindol 41

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-4-fluorindol 86

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-5-fluorindol 93

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-6-fluorindol 104

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-7-fluorindol 114

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-9-deaza-purin 67

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-indol 123

1-(2acute-desoxy-5`-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol

39

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-

fluorindol 85

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-

fluorindol 92

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-

fluorindol 103

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-

46-difluorindol 40

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 113

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-

indol 122

10 Experimenteller Teil 123

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-

deaza-purin 66

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol 84

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol 91

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol

102

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol

112

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 121

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin

130

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol 38

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol 83

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol 90

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-chloro-9-deaza-purin 128

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol 101

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol 111

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin 129

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 120

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 4-fluorindol

82

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-fluorindol

100

10 Experimenteller Teil 124

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 46-

difluorindol 37

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]-indol 119

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-chloro-9-

deaza-purin

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(5-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 5-fluorindol

89

1-[2acute-Desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 7-fluorindol

110

1acute-Desoxy-1acute-( 46-difluorindolyl )-β-D-ribofuranose 42

1acute-Desoxy-1acute-( 5-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 94

1acute-Desoxy-1acute-( 6-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 105

1acute-Desoxy-1acute-( 7-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 115

1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 48

1acute-Desoxy-1acute-( 9-deaza-purindolyl )-β-D-ribofuranose 68

1acute-Desoxy-1acute-( indolyl )-β-D-ribofuranose 124

1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose 49

1acute-Desoxy-5acute-O-(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 60

1-Desoxy-D-ribofuranose 75

235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose 74

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 46

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 9-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 47

10 Experimenteller Teil 125

35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid 36

35-Di-p-toluoyl-1-methyl-2-desoxy-D-ribofuranosid 35

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 5-fluorinolyl )

-szlig-D-ribofuranose 57

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 6-fluorinolyl )

-szlig-D-ribofuranose 58

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 46-

difluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 54

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-fluorinolyl )

-szlig-D-ribofuranose 59

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( inolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 55

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-N-purinolyl

) -szlig-D-ribofuranose 63

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 9-deaza-

purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 72

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- (44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 4-fluorinolyl ) -

szlig-D-ribofuranose 56

3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

10 Experimenteller Teil 126

3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

3-O-(2-Cyanethoxydiisopropylphosphin)-1-desoxy-5-O-(44acute-dimethoxy-

triphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-D-ribofuranose 79

46-Difluorindol 29

46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

4-Fluorindol 27

4-Fluorindol-2-carbonsaumlure 81

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 46-difluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 51

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 6-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 106

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 7-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 116

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 132

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( inolyl ) -szlig-D-ribofuranose 125

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

4-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 87

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

5-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 96

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

6-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 107

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

46-difluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 52

10 Experimenteller Teil 127

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

7-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 117

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

inolyl ) -szlig-D-ribofuranose 126

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 70

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

4-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 88

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

5-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 97

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

6-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 108

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

46-difluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 53

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

7-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 118

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

inolyl ) -szlig-D-ribofuranose 127

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

7-N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 62

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 71

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 4-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 50

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 5-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 95

10 Experimenteller Teil 128

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-

N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 61

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-1-desoxy-D-ribofuranose 76

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 78

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 77

6-Chloro-9-deaza-purin 32

6-Fluorindol 28

6-Fluorindol-2-carbonsaumlure 99

Methyl-2-azido-1-o-fluorobenzoyl-propenoat 80

Methyl-2-azido-1-p-fluorobenzoyl-propenoat 98

Methyl-46-difluorindol-carboxylat 26

Methyl-4-fluorindol-carboxylat 24

Methyl-6-fluorindol-carboxylat 25

10 Experimenteller Teil 129

103 Darstellung und Eigenschaften der Einzelverbindungen

Uumlbersicht

Darstellung des 4-Fluoroindol-Nukleosids 49 und des entsprechenden

Phosphoramidit 56

Darstellung des 5-Fluoroindol-Nukleosids 94 und des entsprechenden

Phosphoramidit 57

Darstellung des 6-Fluoroindol-Nukleosids 105 und des entsprechenden

Phosphoramidit 58

Darstellung des 46-Difluoroindol-Nukleosids 51 und des entsprechenden

Phosphoramidit 54

Darstellung des 7-Fluoroindol-Nukleosids 115 und des entsprechenden

Phosphoramidit 59

Darstellung des Indol-Nukleosids 124 und des entsprechenden

Phosphoramidit 55

Darstellung des 7-N-Purin-Nukleosids 48 und des entsprechenden

Phosphoramidit 63

Darstellung des 9-Deaza-purin-Nukleosids 68 und des entsprechenden

Phosphoramidit 72

10 Experimenteller Teil 130

Methyl-2-azido-1-o-fluorobenzoyl-propenoat 80

OCH3

N3

O

C10H8FN3O2 22119 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Die Loumlsung aus 286 ml (154 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol und 60

ml abs Methanol wurde auf ndash20degC abgekuumlhlt Eine Loumlsung aus 408 g (33 mmol) 2-

Fluorobenzaldehyd und 155 g (135 mmol) Methylazidoacetat in 34 ml abs Methanol

wurde uumlber 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsmischung wurde 2 Stunden bei ndash

20degC und uumlber Nacht bei +4degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde die heterogene

Mischung auf Eis (ca 200 ml) gegossen und gelassen bis Temperatur 5-10degC wird

Der weiszlige Feststoff wurde abgesaugt und Filterkuchen mit Wasser gewaschen Das

Produkt muss aufgrund seiner Instabilitaumlt sofort weiter umgesetzt werden

DC Rf=081 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

823 ( m 1H 4H ) 747 ( m 1H 6H ) 734 ( m 2H 3H 5H ) 700 ( s

1H 7H ) 388 ( s 3H OCH3 )

ESI(+) mz 2238 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 5430 H 365 N 1900

Gefunden C 5410 H 362 N 1900

10 Experimenteller Teil 131

Methyl-4-fluorindol-carboxylat 24

NH

COOMe

C10H8FNO2 19317 gmol

F

Das Rohprodukt Methyl-2-azido-1-o-fluorobenzoyl-propenoat wurde in 200ml Xylen

geloumlst und zwei Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet Der Ansatz wurde nun tropfenweise zu 200 ml

refluxierendem Xylen gegeben Die Reaktionsmischung wurde ca 4 Stunden

refluxiert bis kein N2 mehr entweicht Anschlieszligend wurde am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 423g ( 667 ) uumlber zwei Schritte

DC Rf=063 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1229 ( s 1H NH ) 735 ( m 2H 6H 7H ) 717 ( s 1H 3H ) 686 (

m 1H 5H) 392 (s 3H OCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 629 MHz DMSO-d6 )

16318 ( C=O ) 16211 ( C2 ) 15938 ( C6 ) 13803 ( C8 ) 12855 ( C9

) 124 36 ( C7 ) 11043 ( C5 ) 10875 ( C3 ) 9860 ( C4 ) 5247 (

OCH3 )

ESI(+) mz 1938 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 132

4-Fluorindol-2-carbonsaumlure 81

NH

COOH

C9H6FNO2 17915 gmol

F

417 g ( 216 mmol ) Methyl-6-fluoroindol-2-carboxylat wurde in 350 ml 2 N NaOH-

Loumlsung geloumlst Die Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Ruumlckfluss erhitzt Die

Reaktionsloumlsung wurde auf 0degC abgekuumlhlt und mit einer aumlquivalenten Menge

konzentrierter Salzsaumlure neutralisiert Die Loumlsung darf sich dabei nicht erwaumlrmen

Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten der abgesaugt und mit Eiswasser

gewaschen wurde

Ausbeute 395 g ( 98 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1209 (s 1H NH ) 729-719 ( m 2H 6H 7H ) 795 ( m 1H 3H )

339 (bs 1H COOH )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12077 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 1776 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 133

4-Fluorindol 27

NH

C8H6FN 13514 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

223 g (125 mmol) der 4-Fluorindol-2-carbonsaumlure wurden in 200 ml N-

Methylpyrrolidon geloumlst und mit 317 g (500 mmol) Kupferpulver versetzt Die

Reaktionsmischung wurde uumlber 12 Stunden bei 240degC gekocht Ein Argonstrom

wurde langsam und kontinuierlich durchgeleitet Anschlieszligend wurde die

Reaktionsmischung abgekuumlhlt und uumlber Celite filtriert Der Filterkuchen wurde mit

Ether gewaschen Das Filtrat wurde mit 500 ml Wasser versetzt und die Loumlsung vier

Mal mit Ether extrahiert Die organischen Extrakte wurden ein Mal mit Wasser und

ein Mal mit Brine gewaschen Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff

erhalten

Ausbeute 097 g ( 58 )

DC Rf=040 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

1141 ( bs 1H NH) 739 ( m 1H 2H ) 723 ( m 1H 7H ) 705 ( m

1H 6H) 676 ( m 1H 5H ) 649 ( d 1H 3H )

ESI(-) mz 1337( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 7110 H 448 N 1036

Gefunden C 7138 H 464 N 1044

10 Experimenteller Teil 134

35-Di-p-toluoyl-1-methyl-2-desoxy-D-ribofuranosid 35

R=p-Me-C6H4-CO

C22H24O6 38442 gmol

ORO

OR

OMe

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

934g 2-Desoxyribose (70mmol) wurden in 113 ml geloumlst und dazu wurden 19 ml

einer 1-igen methanolischen HCl-Loumlsung (frisch hergestellt aus 034 ml

Acetylchlorid in 20 ml absolutem Methanol) getropft Die Reaktionsmischung wurde

25 Minuten bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 4g NaHCO3 gequencht Die Loumlsung wurde abfiltriert und zur Trockne

eingeengt Der braune Sirup wurde zweimal mit Pyridin coevaporiert Das

Rohprodukt (1-Methyl-2-desoxy-Dribose) wurde in 56 ml abs Pyridin geloumlst und auf

0degC abgekuumlhlt 21 ml (150 mmol) p-Toluoylchlorid wurden innerhalb von 30 Minuten

zugetropft Die Reaktionsmischung wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur geruumlhrt

Anschlieszligend wurde die Loumlsung mit 150 ml Wasser versetzt und drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die organischen Extrakte wurden zwei Mal mit gesaumlttigter

waumlssriger NaHCO3-Loumlsung einmal mit 2N HCl und einmal mit Wasser gewaschen

Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Der orangefarbene Sirup wurde uumlber

Nacht im Oumllpumpenvakuum getrocknet

Ausbeute 2517 g ( 93 ) uumlber zwei Schritte

ESI (+) 4072 (M+Na)+

10 Experimenteller Teil 135

35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid 36

OO

O

O

O

1

23

4

5

6

7

8acute

8

9

9acute

1011 12

13

14

14acute

15

15acute

16

17

Cl

C21H21ClO5 38884 gmol

2517 g ( 655 mmol ) 35-Di-p-toluoyl-1-methyl-2-desoxy-D-ribofuranosid wurden in

40 ml Eisessigsaumlure geloumlst und in 60 ml einer gesaumlttigten Loumlsung von HCl in

Eisessigsaumlure ( frisch vorbereitet auf einem Eisbad von 98 ml Acetylchlorid und 24

ml Wasser in 49 ml Eisessigsaumlure ) langsam zugetropft Das Produkt bildete sich als

weiszliger Niederschlag Der Niederschlag wurde schnell abgesaugt und mit eiskaltem

Ether nachgewaschen Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 167g ( 655 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

798 ( d 2H J=90 Hz 8H 14H ) 788 ( d 2H J=90 Hz 8acuteH 14acuteH )

720 ( d 4H J= 78 Hz 9H 9acuteH 15H 15acuteH ) 640 ( d 1H J=47 Hz

1H ) 550 ( m 1H 3H ) 481 ( m 1H 3H ) 469-450 ( m 2H 5H )

301-270 ( m 2H 2H ) 240 ( s 3H CH3 ) 239 ( s 3H CH3 )

ESI(+) mz 3531 ( M-Cl )-

10 Experimenteller Teil 136

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 4-

fluorindol 82

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

N

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

084 g (62 mmol) 4-Fluorindol wurden in 80 ml abs Acetonitril geloumlst mit 232 mg

(97 mmol) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 289 g (744 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war

Ionenaustauscher wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 286 ( 944 )

DC Rf=029 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

795 ( m 4H HAr ) 745 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 732 -706 ( m 6H HAr

) 682 ( m 1H 5H ) 666 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 645 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=56 Hz J1acuteH 2`Hα=67 Hz 1acuteH ) 572 ( m 1H 3acuteH ) 476 ( m

2H 5acuteH ) 462 ( m 1H 4acuteH ) 289 ( m 1H 2acuteHβ ) 270 ( m 1H 2acuteHα )

247 ( s 3H Ar-CH3 ) 244 ( s 3H Ar-CH3 )

10 Experimenteller Teil 137

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3 )

-12179 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5100 ( M+Na )+

ElAnalyse Berechnet C 7146 H 534 N 287

Gefunden C 7119 H 549 N 303

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol 83

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

N

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

284 g (583 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 4-fluorindol wurden in 200 ml abs Methanol geloumlst und mit 690 ml

(372 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis pH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 108 g ( 74 )

DC Rf=057 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 138

764 ( d 1H J2H3H =34 Hz 2H ) 743 ( d 1H J7H6H=82 Hz 7H ) 712

( m 1H 6H ) 683 ( m 1H 5H ) 657 ( d 1H J2H3H=34 Hz 3H ) 637

( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=62 Hz J1acuteH2acuteHα=76 Hz 1acuteH ) 529 ( d 1H J=41 Hz

3acuteOH ) 489 ( t 1H J= 54 Hz 5acuteOH ) 435 ( m 1H 3acuteH ) 382 ( m

1H 4acuteH ) 353 ( m 2H 5acuteH ) 247 ( m 1H 2acuteHβ ) 241 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

13828 ( d J=448 Hz C4 ) 12592 ( C2 ) 12221 ( C6 ) 11915 ( CAr )

11705 ( CAr ) 106 96 ( C7 ) 10433 ( C5 ) 9913 ( C3 ) 8708 ( C4acute )

8471 ( C1acute ) 7064 ( C3acute ) 6176 ( C5acute ) 4013 ( C2acute )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2500 MHz DMSO-d6 )

-12249 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 2520 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6214 H 562 N 557

Gefunden C 6233 H 580 N 535

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-

fluorindol 84

N

F

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

094 g (375 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol

wurden in 20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt 11 ml (43 mmol) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb

10 Experimenteller Teil 139

von 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde 24 dann Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte

durch FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als

gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 160 g ( 874 )

DC Rf=051 ( CH2Cl2MeOH 991 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

759 ( m 4H HAr ) 752 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 739 ( m 13H HAr )

708 ( m 1H 6H ) 683 ( m 1H 5H ) 650 ( d 1H J= 34 Hz 3H )

641 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=66 Hz J1acuteH2acuteHα=79 Hz 1acuteH ) 540 ( d 1H J=45

Hz 3acuteOH ) 448 ( m 1H 3H ) 393 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( m 2H 5acuteH )

253 ( m 1H 2acuteHβ ) 232 ( m 1H 2acuteHα ) 098 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12247 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 4902 ( M+H )+

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-4-fluorindol 85

N

F

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi 56774 gmol

10 Experimenteller Teil 140

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

157 g (32 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-Ondashtert-buthyldiphenylsilylndashβ-D-erythro-

pentofuranosyl)-4-fluorindol wurden in 75 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf

0degC abgekuumlhlt und mit 5 ml (64 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung wurde

4 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und ein Mal mit

Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 162 g ( 89 )

DC Rf=051 ( n-HexanEtOAc 7525 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

774-712 ( m 13H HAr ) 682 ( m 1H 5H ) 659 ( d 1H J=33 Hz 3H

) 637 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=86 Hz J1acuteH2acuteHα=55 Hz1acuteH) 552 ( m 1H 3acuteH

) 433 ( m 1H 4acuteH ) 388 ( m 2H 5acuteH ) 307 ( s 3H SCH3 ) 272 (

m 2H 2acuteH ) 112 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3 )

-12187 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5683 ( M+H )+

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-4-fluorindol 86

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

N

F

10 Experimenteller Teil 141

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

157 g (28 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-

erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol wurden in 50 ml abs THF geloumlst und mit 104 ml

(104 mmol) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel 1 ChloroformMethanol982

2 ChloroformMethanol955 3 ChloroformMethanol982 Das Produkt wurde als

gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 060 g ( 93 )

DC Rf=047 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

775 ( d 1H J=40 Hz 2H ) 759 ( d 1H J=46 Hz 1acuteH ) 722 ( m 2H

6H 7H ) 691 ( m 1H 5H ) 661 ( d 1H J=40 Hz 3H ) 655 ( m 1H

3acuteH ) 621 ( m 1H 2acuteH ) 493 ( t 1H J=57 Hz 5acuteOH ) 487 ( m 1H

4acuteH ) 367 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-12240 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 2338 ( M+H )+

1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose 49

N

F

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

10 Experimenteller Teil 142

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

102g ( 44 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-4-fluorindol

wurden mit 162g ( 119 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und

in 50 ml eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 549 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 15 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und nochmals 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml

Wasser versetzt und zwei Mal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 079 g ( 68 )

DC Rf=021 ( CH2Cl2 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

766 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 742 ( d 1H J=83 Hz 7H ) 712 ( m 1H

6H ) 684 ( m 1H 5H ) 658 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 588 ( d 1H

J=61 Hz 1acuteH) 534 ( d 1H J=54 Hz 2acuteOH ) 514 ( s 1H 3acuteOH )

502 ( t 1H J=56 Hz 5acuteOH ) 426 ( d 1H J=50 Hz 2acuteH ) 408 ( m

1H 3acuteH ) 393 ( m 1H 4acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2504 MHz DMSO-d6 )

-12253 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2657 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 143

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 4-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 50

N

F

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

035 g (131 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 10 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 027 ml (197 mmol) Triethylamin und 053 g ( 157 mmol )

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 042 g ( 75 )

DC Rf= 055 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

752 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 746-682 ( m 16H HAr ) 655 ( d 1H

J=34 Hz 3H ) 592 ( d 1H J=52 Hz 1acuteH ) 550 ( d 1H J=61 Hz

10 Experimenteller Teil 144

2acuteOH ) 520 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 434 ( m 1H 2acuteH ) 415 ( m

1H 3acuteH ) 406 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 323 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12239 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5704 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 4-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 87

N

F

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

042 g (074 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 4-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin

geloumlst und mit 151 mg ( 089 mmol ) Silbernitrat und 104 ml ( 104 mmol ) einer 1 M

tert-Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

10 Experimenteller Teil 145

semipraumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanEtOAc15)

Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 016 g ( 31 )

DC Rf=054 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

754 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 747-681 ( m 16H HAr ) 659 ( d 1H

J=34 Hz 3H ) 595 ( d 1H J=62 Hz 1acuteH ) 511 ( d 1H J=52 Hz

3acuteOH ) 449 ( m H 2acuteH ) 411 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 374 ( s 6H OCH3

) 330 ( m 2H 5acuteH ) 071 ( s 9H SiC(CH3)3 ) -013 ( s 3H SiCH3 ) -

027 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15810 (d J=414 Hz C4 ) 14434 ( DMTr ) 14217 ( DMTr ) 13614 (

DMTr ) 13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute )7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -506 ( SiCH3 ) 19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12233 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 68434 ( M+H )-

10 Experimenteller Teil 146

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 4-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 88

N

F

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 4-

fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt ( fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- ( 6-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 015g ( 30 )

DC Rf= 051 (n-Hexan Ethylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

757 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 748-683 ( m 16H HAr ) 657 ( d 1H

J=34 Hz 3H ) 590 ( d 1H J=54 Hz 1acuteH ) 539 ( d 1H J=63 Hz

2acuteOH ) 428 ( m H 2acuteH ) 403 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 372 ( s 6H OCH3

) 315 ( m 2H 5acuteH ) 081 ( s 9H SiC(CH3)3 ) -005 ( s 3H SiCH3 ) -

001 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15810 (d J=394 Hz C4 ) 14462 ( DMTr ) 14484 ( DMTr ) 13891 (

DMTr ) 13529 ( DMTr ) 13005 ( CAr ) 12879 ( DMTr ) 12720 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12617 ( DMTr ) 12226 ( DMTr ) 12202 ( CAr )

11801 ( CAr ) 11720 ( CAr ) 11580 ( CAr ) 11390 (CAr ) 9988 (

10 Experimenteller Teil 147

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7328 ( C2acute ) 7185 ( C3acute ) 6304 (

C5acute ) 5507 ( OCH3 ) 2573 (SiC(CH3)3 cedil1734 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -501 ( SiCH3 ) 19F-NMR δ [ ppm] ( 2504 MHz DMSO-d6 )

-12234 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 68468 ( M+H )+

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- (44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 4-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 56

N

F

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 mg (0234 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (4-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 520microl (39 mmol) sym Collidin und 14 microl (018 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 78 microl (035 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

10 Experimenteller Teil 148

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 150 mg ( 73 )

DC Rf=041 032 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

741-653 ( m 36H HAr ) 591 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 462 ( m 2H

3acuteH ) 420 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 351 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 323 ( m 2H 3acuteH ) 262 ( m 4H OCH2 ) 118 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 078 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -022 -024 -046 -

048 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15081 und 14892 ( Verhaumlltnis 1 46 )

ESI(+) mz 90505 ( M+Na )+

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(5-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 5-

fluorindol 89

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

N

F

10 Experimenteller Teil 149

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 g (74 mmol) 5-Fluorindol wurden in 80 ml abs Acetonitril geloumlst mit 266 mg

(111 mmol) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 346 g (89 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde gequencht durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 bis die Reaktionsloumlsung neutral ist Ionenaustauscher

wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 335 ( 93 )

DC Rf=035 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

800 ( d 2H J=80 Hz o-Tol-H ) 791 ( d 2H J=80 Hz oacute-Tol-H )

786 ( m 2H HAr ) 737 ( m 5H HAr ) 692 ( ddd 1H J6H7H=89 Hz

J6H5F=110 Hz J6H4H=21 Hz 6H ) 659 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=61 Hz J1acuteH

2`Hα=68 Hz 1acuteH ) 653 ( d 1H J=31 Hz 2H ) 571 ( m 1H 3acuteH )

461 ( m 1H 4acuteH) 452 ( m 2H 5acuteH) 295 ( m 1H 2acuteHβ ) 270 ( m

1H 2acuteHα ) 246 ( s 3H Ar-CH3 ) 239 ( s 3H Ar-CH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3 )

-12411 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 5098 ( M+Na )+

ElAnalyse Berechnet C 7145 H 538 N 287

Gefunden C 7122 H 550 N 265

10 Experimenteller Teil 150

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol 90

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

N

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

320 g (657 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 5-fluorindol wurden in 250 ml abs Methanol geloumlst und mit 778 ml

(420 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde zwei Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 161 g ( 92 )

DC Rf=056 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

790 ( d 1H J2H3H =32 Hz 2H ) 771 ( m 1H 7H ) 735 ( m 1H 4H

) 703 ( d 1H J6H7H=87 Hz J6H4H=21 Hz J6H5F=102 Hz 6H ) 654 (

d 1H J2H3H=32 Hz 3H ) 640 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=69

Hz 1acuteH ) 532 ( d 1H J=41 Hz 3acuteOH ) 492 ( t 1H J= 52 Hz 5acuteOH

) 440 ( m 1H 3acuteH ) 386 ( m 1H 4acuteH ) 357 ( m 2H 5acuteH ) 257 (

m 1H 2acuteHβ ) 228 ( m 1H 2acuteHα )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 151

-12453 ( m 1F 5F )

ESI(-) mz 2498 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 6214 H 562 N 557

Gefunden C 6232 H 578 N 545

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-

fluorindol 91

F

N

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 g (64 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol wurden in 25

ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 19 ml (73 mmol) tert-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde 24 Stunden bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert und am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

Ausbeute 268 g ( 860 )

DC Rf=023 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

862 ( d 1H J=31 Hz 2H ) 750 ( m 12H HAr ) 695 ( ddd 1H

J6H7H=86 Hz J6H4H=21 Hz J6H5F=101 Hz 6H ) 645 ( m 2H 2H 1acuteH

10 Experimenteller Teil 152

) 544 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 453 ( m 1H 3acuteH ) 405 ( m 1H 4acuteH

) 385 ( m 2H 5acuteH ) 260 ( m 1H 2acuteHβ ) 238 ( m 1H 2acuteHα ) 104 ( s

9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-12476 ( m 1F 5F )

ESI(-) mz 4891 ( M-H )-

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-5-fluorindol 92

N

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi 56774 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

280 g ( 57 mmol ) 1-(2acute-desoxy-5acute-Ondashtert-buthyldiphenylsilylndashβ-D- erythro-

pentofuranosyl)-5-fluorindol wurden in 150 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 89 ml (114 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde vier Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und

einmal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

10 Experimenteller Teil 153

Ausbeute 289 g ( 89 )

DC Rf=020 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz CDCl3 )

755 ( m 4H HAr ) 738-715 ( m 9H HAr ) 684 ( m 1H 6H ) 637 ( d

1H J=30 Hz 3H ) 624 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=72 Hz J1acuteH2acuteHα=62 Hz 1acuteH)

543 ( m 1H 3`H ) 423 ( m 1H 4acuteH ) 371 ( m 2H 5acuteH ) 298 ( s

3H SCH3 ) 261 ( m 2H 2acuteH ) 105 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz CDCl3 )

-12440 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 5679 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6347 H 604 N 247

Gefunden C 6336 H 620 N 239

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-5-fluorindol 93

F

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

190 g (33 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-5-fluorindol wurden in 60 ml abs THF geloumlst und mit 122 (122

mmol) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde zwei Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt

Anschlieszligend wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 3 Chloroform

Methanol982 Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 154

Ausbeute 073 g ( 93 )

DC Rf=046 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

770 ( m 1H 6H ) 742 ( d 1H J=36 Hz 1acuteH ) 733 ( m 1H 2H )

703 ( m 2H 7H 3acuteH ) 652 ( m 2H 4H 2acuteH ) 615 ( d 1H J=31 Hz

3H ) 486 ( t 1H J=54 Hz 5acuteOH ) 480 ( m 1H 4acuteH ) 355 ( m 2H

5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-12444 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 2337 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6694 H 519 N 601

Gefunden C 6680 H 549 N 583

1acute-Desoxy-1acute-( 5-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 94

F

N

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

042 g (18 mmol) 1-(2`3`-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-5-fluorindol

wurde mit 067 g ( 49 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

30 ml eines Gemisches aus AcetonWasser 81 geloumlst Die Loumlsung wurde mit 226 ml

einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die Reaktionsmischung wurde

19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 10 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung gequencht und noch 15

Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 70 ml Wasser versetzt und zweimal

mit 150 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer eingeengt Die Aufreinigung erfolgte

10 Experimenteller Teil 155

durch FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als

farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 025 g ( 52 )

DC Rf=021 ( n-HexanEtOAc 12 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

770 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 740 ( d 1H J=81 Hz 7H ) 712 ( m 1H

6H ) 684 ( m 1H 4H ) 652 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 578 ( d 1H

J=62 Hz 1acuteH) 530 ( d 1H J=54 Hz 2acuteOH ) 518 ( s 1H 3acuteOH )

504 ( t 1H J=56 Hz 5acuteOH ) 436 ( d 1H J=50 Hz 2acuteH ) 409 ( m

1H 3acuteH ) 391 ( m 1H 4acuteH ) 362 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2504 MHz DMSO-d6 )

-12454 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2657 ( M-H )-

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 5-fluorindolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 95

F

N

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

035 g (131 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(5-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurde in 10 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 027 ml (197 mmol) Triethylamin und 053 g (157 mmol)

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

10 Experimenteller Teil 156

durch Zugabe von 3 ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 054 g ( 72 )

DC Rf= 045 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

761 ( m 1H HAr ) 759 ( d 1H J=30 Hz 2H ) 740-722 ( m 11H HAr

) 683 ( m 4H HAr ) 649 ( d 1H J=30 Hz 3H ) 591 ( d 1H J=60

Hz 1acuteH ) 549 ( d 1H J=62 Hz 3acuteOH ) 518 ( d 1H J=64Hz 2acuteOH )

435 ( m 1H 2acuteH ) 428 ( m 1H 3acuteH ) 407 ( m 1H 4acuteH ) 373 ( s

6H OCH3 ) 322 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-12455 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 5702 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 5-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 96

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

05 g (09 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(5-fluorindolyl)

-szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und

10 Experimenteller Teil 157

mit 187 mg (11 mmol) Silbernitrat und 13 ml (13 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das

Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc1018)

Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 019 g ( 32 )

DC Rf=041 ( n-Hexan Ethylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

773 ( m 2H HAr ) 755-739( m 11H HAr ) 691 ( m 4H HAr ) 689 (

d 1H J=31 Hz 3H ) 604 ( d 1H J=62 Hz 1acuteH ) 513 ( d 1H J=57

Hz 3acuteOH ) 460 ( m H 2acuteH ) 427 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 378 ( s 6H

OCH3 ) 342 ( m 2H 5acuteH ) 128 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 103 ( s 3H

SiCH3 ) 099 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-12437 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 6840 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 158

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 5-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 97

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

F

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (6-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (5-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 018g ( 30 )

DC Rf= 039 (n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750( m 2H HAr ) 737-717 ( m 11H HAr ) 680 ( m 4H HAr ) 645 (

d 1H J=31 Hz 3H ) 585 ( d 1H J=61 Hz 1acuteH ) 523 ( d 1H J=56

Hz 2acuteOH ) 429 ( m H 2acuteH ) 423 ( m 1H 3acuteH ) 396 ( m 1H 4acuteH )

368 ( s 6H OCH3 ) 327 ( m 2H 5acuteH ) 077 ( s 9H SiC(CH3)3 ) -

018 ( s 3H SiCH3 ) -033 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-12432 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 6842 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 159

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 5-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 57

N

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 mg (0234 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O- tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (5-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 520microl (39 mmol) sym Collidin und 14 microl (018 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 78 microl (035 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde dreimal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 147 mg ( 71 )

DC Rf=038042( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 160

766-737 ( m 28H HAr ) 700 ( m 8H HAr ) 611 ( d J=76 Hz 2H

1acuteH ) 444 ( m 2H 3acuteH ) 407 ( m 2H 2acuteH ) 395 391 ( s 12H

OCH3 ) 348 ( m 6H 5acuteH CH2CN ) 285 ( m 2H 4acuteH ) 270 ( m 4H

OCH2 ) 136 ( m 12H CH(CH3)2 ) 090 085 ( m 18H SiC(CH3)3 )

024 -001 -023 -026 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz CDCl3 )

15141 und 14863 ( Verhaumlltnis 1 37 )

MALDI mz 9083 ( M+Na )+

Methyl-2-azido-1-p-fluorobenzoyl-propenoat 98

OCH3

N3

O

F

C10H8FN3O2 22119 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Die Loumlsung aus 286 ml (154 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol und 60

ml abs Methanol wurde auf ndash20degC abgekuumlhlt Eine Loumlsung aus 408 g ( 33 mmol ) 4-

Fluorbenzaldehyd und 155 g ( 135 mmol ) Methylazidoacetat in 34 ml abs Methanol

wurde uumlber 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsmischung wurde zwei Stunden bei

ndash20degC und uumlber Nacht bei +4degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde die heterogene

Mischung auf Eis (ca 200ml) gegossen bis sie eine Temperatur von 5-10degC

erreichte Der weiszlige Feststoff wurde abgesaugt und der Filterkuchen mit Wasser

gewaschen Das Produkt musste aufgrund seiner Instabilitaumlt sofort weiter umgesetzt

werden

DC Rf=081 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

795 ( m 2H 2H 6H ) 726 ( m 2H 3H 2H ) 695 ( s 1H 7H ) 386 (

s 3H OCH3)

13C NMR 16423 ( C=O ) 16027 ( C8 ) 13282 ( C2 ) 13268 ( C6 ) 12940 ( C1

) 124 80 ( C4 ) 12335 ( C7 ) 11570 ( C3 ) 11536 ( C5 ) 5301 (

OCH3 )

10 Experimenteller Teil 161

19F-NMR δ [ppm] (2354 MHz DMSO-d6 )

-11071 ( s 1F p-F )

ESI(+) mz 2421 ( M+Na )+

Methyl-6-fluorindol-carboxylat 25

NH

COOMe

F

C10H8FNO2 19317 gmol

Das Rohprodukt Methyl-2-azido-1-p-fluorobenzoyl-propenoat wurde in 200ml Xylen

geloumlst und zwei Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet Der Ansatz wurde nun tropfenweise zu 200 ml

refluxierendem Xylen gegeben Die Reaktionsmischung wurde ca vier Stunden

gekocht bis sich das N2 nicht mehr entwickelte Anschlieszligend wurde es am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 467g ( 735 ) uumlber zwei Schritte

DC Rf=068 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1199 ( s 1H NH ) 769 ( dd 1H J=552 Hz J=882 7H ) 716 ( m

2H 3H 4H ) 696 ( m 1H 5H) 387 (s 3H OCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 629 MHz DMSO-d6 )

16318 ( C=O ) 16211 ( C2 ) 15938 ( C6 ) 13803 ( C8 ) 12855 ( C9

) 124 36 ( C7 ) 11043 ( C5 ) 10875 ( C3 ) 9860 ( C4 ) 5247 (

OCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11722 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 1916 ( M+H )-

ElAnalyse Berechnet C 6217 H 414 N 752

Gefunden C 6206 H 406 N 746

10 Experimenteller Teil 162

6-Fluorindol-2-carbonsaumlure 99

NH

COOH

F

C9H6FNO2 17915 gmol

462 g ( 242 mmol ) Methyl-6-fluoroindol-2-carboxylat wurden in 350 ml 2 N NaOH-

Loumlsung geloumlst Die Reaktionsmischung wurde zwei Stunden unter Ruumlckfluss gekocht

Die Reaktionsloumlsung wurde auf 0degC abgekuumlhlt und neutralisiert mit einer

aumlquivalenten Menge konzentrierter Salzsaumlure Die Loumlsung durfte sich dabei nicht

erwaumlrmen Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten der abgesaugt und mit

Eiswasser gewaschen wurde

Ausbeute 429g ( 99 )

DC Rf=033 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1297 ( bs 1H COOH) 1180 ( s 1H NH ) 766 (dd 1H J4H5H=88

Hz J4H6F=55 Hz 4H) 712 ( m 2H 3H 7H ) 651 (ddd 1H

J4H5H=88 Hz J5H6F=97Hz J7H5H=25 Hz 5H )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11786 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 1798 ( M+H )-

10 Experimenteller Teil 163

6-Fluorindol 28

NH

F

C8H6FN 13514 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

345 g (193 mmol) 6-Fluorindol-2-carbonsaumlure wurden in 250 ml N-Methylpyrolidon

geloumlst und mit 49 g (772 mmol) Kupferpulver versetzt Die Reaktionsmischung

wurde uumlber 12 Stunden bei 240degC refluxiert Ein Argonstrom wurde langsam und

kontinuierlich durchgeleitet Anschlieszligend wurde die Reaktionsmischung abgekuumlhlt

und uumlber Celite filtriert Der Filterkuchen wurde mit Ether gewaschen Das Filtrat

wurde mit 500 ml Wasser versetzt und die Loumlsung vier Mal mit Ether extrahiert Die

organischen Extrakte wurden einmal mit Wasser und einmal mit Brine gewaschen

Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und zur

Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 210 ( 81 )

DC Rf=038 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

812 ( bs 1H NH) 759 ( d 1H J2H3H=33 Hz 2H ) 718 ( dd 1H

J4H5H=87 Hz J4H6F=56 Hz 4H ) 707 ( dd 1H J7H5H=22 Hz

J7H6F=102 Hz 7H) 690 ( ddd 1H J4H5H=87 Hz J5H7H=22 Hz

J5H6F=101 Hz 5H ) 654 ( d 1H J2H3H=33 Hz 3H )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3)

-12183 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 1218 ( M+H )-

ElAnalyse Berechnet C 7111 H 444 N 1037

Gefunden C 7120 H 442 N 1050

10 Experimenteller Teil 164

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-

fluorindol 100

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

N F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

155g (115 mmol) 6-Fluorindol wurden in 150 ml abs Acetonitril geloumlst mit 415 mg

(173 mmol) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 536 g (138 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und nochmals 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde gequencht durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 bis die Reaktionsloumlsung neutral ist Ionenaustauscher

wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 520 ( 93 )

DC Rf=030 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

805 ( d 2H J=82 Hz o-Tol-H ) 796 ( d 2H J=82 Hz oacute-Tol-H )

759 ( d 1H J2H3H=33 Hz 2H ) 737 ( dd 1H J7H6F=102 Hz

J7H5H=21 Hz 7H) 730 ( d 2H J=80 Hz m-Tol-H ) 726 ( d 2H

J=80 Hz macute-Tol-H ) 693 ( ddd 1H J4H5H=88 Hz J5H7H=205 Hz

J5H6F=1005 Hz 5H ) 659 ( d 1H J2H3H=33 Hz 3H ) 641 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=60 Hz J1acuteH 2`Hα=72 Hz 1acuteH ) 574 ( m 1H 3acuteH ) 467 ( m

10 Experimenteller Teil 165

2H 5acuteH ) 461 ( m 1H 4acuteH ) 288 ( m 1H 2acuteHβ ) 269 ( m 1H 2acuteHα )

249 ( s 3H Ar-CH3 ) 245 ( s 3H Ar-CH3 )

ESI(+) mz 4888 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 7146 H 534 N 287

Gefunden C 7142 H 553 N 308

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol 101

N F

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

260g (534 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O- (4-methylbenzoyl)-szlig -D- erythro-

pentofuranosyl]- 6-fluorindol wurden in 200 ml abs Methanol geloumlst und mit 631 ml

(341 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde zwei Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 127 g ( 95 )

DC Rf=057 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 166

759 ( d 1H J2H3H =33 Hz 2H ) 752 ( dd 1H J4H5H=87 Hz J4H6F=

56 Hz 4H ) 747 ( dd 1H J7H5H=101 Hz 7H ) 690 ( ddd 1H

J4H5H=87 Hz J5H7H= 22 Hz J5H6F= 101 Hz 5H ) 651 ( d 1H

J2H3H=33 Hz 3H ) 633 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=64 Hz J1acuteH2acuteHα=72Hz1acuteH )

526 ( d 1H J=42Hz 3`OH ) 489 ( t 1H J= 53 Hz 5acuteOH ) 435 ( m

1H 3acuteH ) 381 ( m 1H 4acuteH ) 353 ( m 2H 5acuteH ) 247 ( m 1H 2acuteHβ )

221 ( m 1H 2acuteHα )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12084 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 2499 ( M-H )-

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-

fluorindol 102

N F

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

140g (56 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol wurden in 15

ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 165 ml (64 mmol) tert-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde 24 Stunden bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert und am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

10 Experimenteller Teil 167

Ausbeute 430 g ( 85 )

DC Rf=020 ( n-HexanEtOAc41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

765-715 ( m 14H Ar-H) 682 ( ddd 1H J4H5H=87 Hz J5H7H=22 Hz

J5H6F=101 Hz 5H ) 643 ( d 1H J= 32 Hz 3H ) 620 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=73 Hz 1acuteH ) 525 ( d 1H J=41 Hz 3acuteOH )

465 ( m 1H 3acuteH ) 397 ( m 1H 4acuteH ) 378 ( m 2H 5acuteH ) 257 ( m

1H 2acuteHβ ) 231 ( m 1H 2acuteHα ) 102 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 4902 ( M+H )+

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-6-fluorindol 103

N F

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi56774 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

250g (51 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-6-fluorindol wurden in 100 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf

0degC abgekuumlhlt und mit 8 ml (102 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung wurde

vier Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und einmal mit

Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4 getrocknet

und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

10 Experimenteller Teil 168

Ausbeute 287g ( 99 )

DC Rf=030 ( n-HexanEtOAc 41)

1H-NMR δ [ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

769-720 ( m 14H Ar-H ) 693 ( ddd 1H J4H5H=88 Hz J7H5H=23

Hz J5H6F= 94 Hz 5H ) 632 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=55 Hz J1acuteH2acuteHα=35

Hz1acuteH) 553 ( m 1H 3acuteH ) 434 ( m 1H 4acuteH ) 393 ( dd 1H

J5acuteHα5acuteHβ=114 Hz J4acuteH5acuteHα=32 Hz 5acuteHα ) 384 ( dd 1H J4acuteH5acuteHβ=42

Hz J5acuteHα5acuteHβ=114 Hz5acuteHβ ) 310 ( s 3H SCH3 ) 276 ( m 1H 2acuteHβ )

247 m 1H 2acuteHα ) 114 ( s 9H t-Bu )

13C NMR δ [ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

16118 ( CAr ) 15881 ( C4 ) 13642 ( CAr ) 13558 ( d J=106Hz C6 )

13248 ( CAr ) 12997 ( C8 ) 12792 ( CAr ) 12544 ( C3 ) 12438 ( CAr

) 12169 ( C9 ) 10925 ( C7 ) 9675 ( C2 ) 9645 ( C5 ) 8487 ( C1acute )

8390 ( C3acute ) 8027 ( C4acute ) 7668 ( C5acute ) 6338 ( C2acute ) 3844 ( SCH3 )

2692 ( SiC( CH3)3 ) 1924 ( SiC(CH3)3 )

ESI(+) mz 5685 ( M+H )+

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-6-fluorindol 104

N F

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

270g (48 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-6-fluorindol wurden in 70 ml abs THF geloumlst und mit 176 ( 176

mmol ) einer 1 M Tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde bei 50 C zwei Stunden lang unter Argon geruumlhrt

Anschlieszligend wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel 1

10 Experimenteller Teil 169

ChloroformMethanol982 2ChloroformMethanol9553 ChloroformMethanol982

Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 107g ( 97 )

DC Rf=051 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

755 ( m 2H 2H7H ) 737 ( d 1H J=34 Hz 1acuteH) 703 ( m 1H 4H)

691 ( ddd 1H J4H5H=86 Hz J5H7H=22 Hz J5H6F=99 Hz 5H ) 649 (

m 2H 3H3acuteH ) 613 ( m 1H 2acuteH ) 486 ( t 1H J=56 Hz 5`OH )

478 ( m 1H 4acuteH ) 352 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2501 MHz DMSO-d6 )

-12088 ( m 1F 6F )

ESI(+) mz 2339 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6694 H 519 N 601

Gefunden C 6685 H 534 N 612

1acute-Desoxy-1acute-( 6-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 105

N F

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

102g (44 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-6-fluorindol

wurde mit 162g (119 mmol) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

50 ml eines Gemisches aus Wasser und Aceton im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 549 ml einer 25ndashigen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 15 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und noch 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml

10 Experimenteller Teil 170

Wasser versetzt und dreimal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 079 g ( 68 )

DC Rf=021 ( CH2Cl2 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

758 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 753 ( dd 1H J4H5H=86 HZ J4H6F=56 Hz

4H ) 746 ( dd 1H J7H5H=21 Hz J7H6F=107Hz 7H ) 691 ( ddd 1H

J4H5H=86 Hz J5H7H=21 Hz J5H6F=97 Hz 5H ) 651 ( d 1H J=34 Hz

3H ) 581 ( d1H J=61 Hz 1acuteH ) 530 ( d 1H J=67 Hz 3acuteOH ) 512 (

d 1H J=50 Hz 2acuteOH ) 503 ( t 1H J=53 Hz 5acuteOH ) 419 ( m 1H

2acuteH ) 408 ( m 1H 3acuteH ) 390 ( m 1H 4acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH)

13C NMR δ [ ppm] ( 629 MHz DMSO-d6 )

16001 ( C2 ) 13570 ( C4 ) 126 58 ( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6

) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 ( C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute )

7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6142 ( C5acute )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2501 MHz DMSO-d6 )

-12095 ( s 1F 6F )

ESI(-) mz 2659 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 5842 H 528 N 524

Gefunden C 5833 H 530 N 517

Extinktionskoefizient ε260=6300 cm2mol-1

10 Experimenteller Teil 171

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 6-fluorindolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 106

N F

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

050 g (189 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(6-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurde in 15 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 035 ml (282 mmol) Triethylamin und 068 g (203 mmol)

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 062 g ( 58 )

DC Rf= 061 ( CH2Cl2MeOH 991 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

759-721 ( m 12H HAr ) 693 ( ddd 1H J4H5H=84 Hz J5H7H=20 Hz

J5H6F=93 Hz 5H ) 684 ( m 4H HAr ) 651( d 1H J=32 Hz 3H ) 590

( d 1H J=52 Hz 1acuteH ) 549 ( d 1H J=61 Hz 3acuteOH ) 518 ( d 1H

J=43 Hz 2acuteOH ) 431 ( m 1H 2acuteH ) 415 ( m 1H 3acuteH ) 406 ( m

1H 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 322 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12239 ( m 1F 6F )

ESI(+) mz 5704 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 172

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 6-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 107

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

N F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

050 g (088 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(6-fluorinolyl)

-szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und

mit 180 mg (104 mmol) Silbernitrat und 124 ml (124 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das

Rohrprodukt wurde zweimal mit Toluol coevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc1018)

Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 018 g ( 30 )

DC Rf=054 ( n-HexanEtOAc41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750-686 ( m 17H HAr ) 654 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 592 ( d 1H

J=62 Hz 1acuteH ) 506 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 443 ( m H 2acuteH ) 411

( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 373 ( s 6H OCH3 ) 327 ( m 2H 5acuteH ) 072 ( s

9H SiC(CH3)3 ) -012 ( s 3H SiCH3 ) -026 ( s 3H SiCH3 )

10 Experimenteller Teil 173

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15835 (d J=394 Hz C6 ) 14534 ( DMTr ) 14514 ( DMTr ) 13614 (

DMTr ) 13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -506 ( SiCH3 )

ESI(-) mz 68434 ( M+H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 6-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 108

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

N F

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (6-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

10 Experimenteller Teil 174

Ausbeute 017g ( 28 )

DC Rf=049 ( n-HexanEtOAc41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

752-722 ( m 16H HAr ) 684 ( ddd 1H J4H5H=84 Hz J5H7H=21 Hz

J5H6F=93 Hz 5H ) 653 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 588 ( d 1H J=51 Hz

1acuteH ) 536 ( d 1H J=65 Hz 2acuteOH ) 431 ( m 2H 2acuteH 3acuteH ) 403 (

m 1H 4acuteH ) 374 ( s 6H OCH3 ) 313 ( m 2H 5acuteH) 079 ( s 9H

SiC(CH3)3 ) 005 ( s 3H SiCH3 ) -012 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15605 (d J=394 Hz C6 ) 14539 ( DMTr ) 14524 ( DMTr ) 13600 (

DMTr ) 13570 ( DMTr ) 13030 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7632 ( C4acute ) 7325 ( C2acute ) 7170 ( C3acute )126 70

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10920 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -420 (

SiCH3 ) -486 ( SiCH3 ) 19F-NMR δ [ ppm] ( 2501 MHz DMSO-d6 )

-12079 ( s 1F 6F )

ESI(-) mz 68470 ( M+H )-

10 Experimenteller Teil 175

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 6-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 58

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

N F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 mg (018 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 250 microl (18 mmol) sym Collidin und 8 microl (01 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 65 microl (029 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit wurden

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 147 mg ( 71 )

DC Rf=036 031( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 176

754-671 ( m 36H HAr ) 578 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 454 ( m 2H

3acuteH ) 415 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 349 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 319 ( m 2H 3acuteH ) 272 ( m 4H OCH2 ) 120 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 073 072 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -005 -008 -015 -

032 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15063 und 14874 ( Verhaumlltnis 1 36 )

ESI(-) mz 8847 ( M+H )+

Methyl-46-difluorindol-carboxylat 26

NH

COOMe

F

F

C10H7F2NO2 21116 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Die Loumlsung aus 121 ml (653 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol und 30

ml abs Methanol wurde auf ndash20degC abgekuumlhlt Eine Loumlsung aus 200 g (141 mmol)

24-Difluorbenzaldehyd und 75 g (653 mmol) Methylazidoacetat in 17 ml abs

Methanol wurde uumlber 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsmischung wurde zwei

Stunden bei ndash20degC und uumlber Nacht bei +4degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

heterogene Mischung auf Eis (ca 300 ml) gegossen bis eine Temperatur von 5-10degC

erreicht wurde Der weiszlige Feststoff wurde abgesaugt und Filterkuchen mit Wasser

nachgespuumllt Das Produkt ist instabil und musste gleich verwendet werden Das

Rohprodukt Methyl-2-azido-o-p-difluorobenzoyl-propenoat wurde in 50 ml Xylen

geloumlst und zwei Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet Der Ansatz wurde nun tropfenweise zu 200 ml

refluxierendem Xylen gegeben Die Reaktionsmischung wurde ca 4 Stunden

gekocht bis kein N2 mehr entwickelte Anschlieszligend wurde am Rotationsverdampfer

10 Experimenteller Teil 177

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 217 g ( 73 ) uumlber zwei Schritte

DC Rf=049 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

1236 ( s 1H NH ) 716 ( m 1H 7H ) 704 ( m 1H 3H ) 692 ( ddd

1H J7H5H= 20 Hz J4F5H=83 Hz J6F5H=83 Hz 5H) 389 (s 3H OCH3

)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11665 ( m 1F 6F ) -11420 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2096 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 5688 H 334 N 663

Gefunden C 5704 H 341 N 648

46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

NH

COOH

F

F

C9H5F2NO2 19714 gmol

65 g ( 308 mmol ) Methyl-46-difluoroindol-2-carboxylat wurden in 450 ml 2 N

NaOH-Loumlsung geloumlst Die Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Ruumlckflss

gekocht Die Reaktionsloumlsung wurde auf 0degC abgekuumlhlt und neutralisiert mit einer

aumlquivalenten Menge konzentrierter Salzsaumlure Die Loumlsung darf sich dabei nicht

erwaumlrmen Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten der abgesaugt und mit

Eiswasser gewaschen wurde

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

825 ( bs 1H NH ) 710 ( s 1H 3H ) 702 (dd 1H J7H6F=94Hz

J5H7H=13 Hz 7H ) 691 ( ddd 1H J5H4F= 104 Hz J5H6F=104 Hz

J5H7H=20 Hz 5H) 342 ( bs 1H COOH )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 178

-11691 ( m 1F 6F ) -11482 ( m 1F 4F )

MALDI mz 19792 ( M+H )+

46-Difluorindol 29

NH

F

F

C8H5F2N15313 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

500 g (254 mmol) der 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure wurde in 300 ml N-

Methylpyrrolidon geloumlst und mit 646 g (1016) mmol Kupferpulver versetzt Die

Reaktionsmischung wurde uumlber 12 Stunden bei 240degC gekocht Ein Argonstrom

wurde langsam und kontinuierlich durchgeleitet Anschlieszligend wurde die

Reaktionsmischung abgekuumlhlt und uumlber Celite filtriert Der Filterkuchen wurde mit

Ether gewaschen Das Filtrat wurde mit 500 ml Wasser versetzt und die Loumlsung vier

Mal mit Ether extrahiert Die organischen Extrakte wurden ein Mal mit Wasser und

ein Mal mit Brine gewaschen Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff

erhalten

Ausbeute 194 g ( 50 )

DC Rf= 043 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

735 ( d 1H J=26 Hz 2H ) 704 ( dd 1H J5H7H=21 Hz J7H6F=96 Hz

7H ) 677 ( ddd 1H J7H5H= 21 Hz J4F5H=104 Hz J6F5H=104 Hz 5H)

645 ( d 1H J=20 Hz 3H ) 346 ( bs 1H NH )

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

15960 ( C4 ) 15722 ( C6 ) 13785 ( C5 ) 12667 ( C8 ) 12298 ( C3 )

11678 ( C9 ) 10991 ( C7 ) 9732 ( C2 )

ESI(-) mz 15224 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 179

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 46-

difluorindol 37

OTolO

OTol

C29H25F2NO5 50551 gmol

N F

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 g ( 653 mmol ) 46-Difluorindol wurden in 100 ml abs Acetonitril geloumlst mit 235

mg ( 980 mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 305 g (784 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war

Ionenaustauscher wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 327 g ( 99 )

DC Rf=033 (n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

800 ( d 2H J=82 Hz o-Tol-H ) 786 ( d 2H J=82 Hz oacute-Tol-H )

763 ( d 1H J= 35 Hz 2H ) 753 ( dd 1H J7H6F=96 Hz J7H5H=17 Hz

7H) 750 ( d 2H J= 16 Hz m-Tol-H) 737 ( d 2H J= 82 Hz macute-Tol-

H) ( ddd 1H J7H5H= 17 Hz J4F5H=94 Hz J6F5H=94 Hz 5H) 659 ( m

2H 1acuteH 3H ) 612 ( m 1H 4acuteH ) 455 ( m 2H 3acuteH 5acuteH ) 294 ( m

1H 2acuteHβ ) 270 ( m 1H 2acuteHα ) 241 ( s 3H Ar-CH3) 237 ( s 3H Ar-

CH3)

10 Experimenteller Teil 180

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11900 ( m 1F 6F ) -11801 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5279 ( M+Na )+

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol 38

N F

F

OHO

OH

C13H13F2NO3 26924 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

320g (63 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 46-difluorindol wurden in 220 ml abs Methanol geloumlst und mit 75

ml (405 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 167g ( 98 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

764 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 743 ( dd 1H J5H7H=16 Hz J7H6F=102

Hz 7H ) 688 ( ddd 1H J7H5H= 20 Hz J4F5H=103 Hz J6F5H=103 Hz

5H) 656 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 633 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ= 61Hz

J1acuteH2acuteHα=72 Hz 1acuteH ) 528 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 493 ( 1H J=54

Hz 5acuteOH ) 436 ( m 1H 3acuteH ) 383 ( m 1H 4acuteH ) 354 ( m 2H 5acuteH)

247 ( m 1H 2acuteHβ ) 229 ( m 1H 2acuteHα )

10 Experimenteller Teil 181

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1589 ( d J=496 Hz C4 ) 1538 ( d J=612HzC6 ) 1375 ( C8 )

1270 ( C3 ) 1144 ( C9 ) 982 ( C2 ) 954 ( C5 ) 943 ( C7 ) 876 (

C1acute ) 855 ( C3acute ) 710 ( C4acute ) 621 ( C5acute ) 301 ( C2acute )

ESI(-) mz 2679 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 5800 H 487 N 520

Gefunden C 5828 H 503 N 508

1-(2acute-desoxy-5`-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-

difluorindol 39

N F

F

OTBDPSO

OH

C29H31F2NO3Si 50764 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

15g (56 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol wurden in

20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 16 ml ( 62 mmol ) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurden innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch

FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes

Oumll erhalten

Ausbeute 249 ( 88 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 182

756-729 ( m 12H HAr ) 686 ( ddd 1H J7H5H= 19 Hz J4F5H=103

Hz J6F5H=102 Hz 5H) 647 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 634 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ= 64 Hz J1acuteH2acuteHα=65 Hz 1acuteH ) 535 ( d 1H J=46 Hz 3acuteOH )

443 ( m 1H 3acuteH ) 389 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( m 2H 5acuteH) 249 ( m

1H 2acuteHβ ) 230 ( m 1H 2acuteHα ) 205 ( s 9H t-Bu)

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1557 ( d J=506Hz C4 ) 1548 ( d J=622Hz C6 ) 1415 ( C8 )

1375 ( CAr ) 1358 ( CAr ) 1356 ( CAr ) 1352 ( CAr ) 1330 ( CAr )

1322 ( CAr ) 1298 ( CAr ) 1285 ( CAr ) 1282 ( CAr ) 1281 ( CAr )

1279 ( CAr ) 1275 ( CAr ) 1269 ( C2 ) 1112 ( C9 ) 1031 ( C3 ) 957

( C5 ) 936 ( C7 ) 835 ( C1acute ) 833 ( C4acute ) 653 ( C3acute ) 642 ( C5acute )

360 ( C2acute ) 2573 ( SiC(CH3)3 ) 205 ( SiC(CH3)3 ) 195 (SiC(CH3)3 )

145 (SiC(CH3)3 )

ESI(-) mz 5058 ( M-H )-

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-46-difluorindol 40

N F

F

OTBDPSO

OMs

C30H33F2NO5SSi 58573 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

2 g (394 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl- β- D- erythro-

pentofuranosyl)- 46- difluorindol wurden in 75 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 62 ml (788 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 15 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockene eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und ein

10 Experimenteller Teil 183

Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 228 g ( 99 )

DC Rf=016 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

760-733 ( m 12H HAr ) 692 ( m 1H 5H) 654 ( d 1H J=34Hz 3H

) 645 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ= 63Hz J1acuteH2acuteHα=64Hz 1acuteH ) 544 ( m 1H 3acuteH

) 426 ( m 1H 4acuteH ) 381 ( m 2H 5acuteH) 330 (s 9H SCH3 ) 285 ( m

1H 2acuteHβ ) 273 ( m 1H 2acuteHα ) 099 ( s 9H t-Bu)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2353 MHz DMSO-d6 )

-11902 ( m 1F 6F) -11784 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5861 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6152 H 568 N 239

Gefunden C 6135 H 547 N 243

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-46-difluorindol 41

N F

F

OHO

C13H11F2NO2 25123 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

15 g ( 26 mmol ) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-46-difluorindol wurden in 50 ml abs THF geloumlst und mit 95 (95

mmol) einer 1 M Tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte drei Mal durch FC mit dem Elutionsmittel

10 Experimenteller Teil 184

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 3

ChloroformMethanol982 Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 042 g ( 985 )

DC Rf=052 ( CH3ClMeOH95 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

751 ( dd 1H J=18 Hz 7H ) 743 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 703 ( d

1H J= 13 Hz 1acuteH ) 689 ( ddd 1H J7H5H= 18 Hz J4F5H=103 Hz

J6F5H=102 Hz 5H) 656 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 648 ( m 1H 2acuteH )

613 m 1H 2acuteH ) 613 ( m 1H 3acuteH ) 487 ( t 1H J=54 Hz 5acuteOH )

481 ( m 1H 4acuteH ) 351 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 DMSO-d6 )

-119 17 (m 1F 6F ) -11837 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 2519 ( M+H )+

1acute-Desoxy-1acute-( 46-difluorindolyl )-β-D-ribofuranose 42

N F

F

OHO

HO OH

C13H13F2NO4 28524 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

1 g (40 mmol) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-46-difluorindol

wurde mit 147 g ( 108 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

50 ml eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 50 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 15 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und noch 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml

10 Experimenteller Teil 185

Wasser versetzt und drei Mal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 077 g ( 68 )

DC Rf=016 ( n-HexanEtOAc12 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

765 (d1H J=34Hz 2H ) 741 ( dd 1H J5H7H=17Hz J7H6F=101Hz

7H ) 688 ( ddd 1H J7H5H= 20Hz J4F5H=103Hz J6F5H=103Hz 5H)

658 ( d 1H J= 66Hz 3H ) 582 ( d 1H J=62Hz 1acuteH ) 534 ( d 1H

J=67Hz 2acuteOH ) 514 ( d 1H J=49Hz 3acuteOH ) 506 ( t 1H J=53Hz

5acuteOH ) 423 ( m 1H 2acuteH ) 407 ( m 1H 3acuteH ) 394 ( m 1H 4acuteH ) 362

( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2352 MHz DMSO-d6 )

-11817 ( m 1F 6F) -11913 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2838 ( M+H )+

Extinktionskoefizient ε260=6530

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 46-difluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 51

ODMTrO

HO OH

C34H31F2NO658761gmol

N F

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

054 g (189 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(46-difluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 15

ml abs Pyridin geloumlst und mit 035 ml ( 282 mmol ) Triethylamin und 068 g ( 203

mmol ) 44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde

10 Experimenteller Teil 186

24 Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

Reaktion durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger

NaHCO3-Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die

vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit

Toluol coevaporiert Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 079 g ( 71 )

DC Rf=056 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 734-679 ( m 15H HAr ) 654 ( d 1H J=

25 Hz 3H ) 586 ( d 1H J=50 Hz 1acuteH) 549 ( d 1H J=61 Hz 2acuteOH

) 516 ( d 1H J= 57 Hz 3`OH ) 428 ( m 1H 2acuteH ) 412 ( m 1H 3acuteH

) 404 ( m 1H 4acuteH ) 369 ( s 6H OCH3 ) 321 ( m 2H 5acuteH )

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1585 ( DMTr ) 1453 ( DMTr ) 1377 ( DMTr ) 1359 ( C2 ) 1302 (

DMTr ) 1283 ( C5 ) 1282 ( C7 ) 1272 ( C4 ) 1268 ( C3 ) 1252 (

DMTr ) 1234 ( DMTr ) 1220 ( DMTr ) 1210 ( DMTr ) 1197 ( DMTr )

1186 ( C8 ) 1178 ( DMTr ) 1154 ( C6 ) 1152 ( DMTr ) 1148 ( DMTr

) 1142 ( DMTr ) 1136 ( DMTr ) 1110 ( DMTr ) 1098 ( DMTr ) 1076

( C9 ) 892 ( C1acute ) 873 ( DMTr ) 857 ( DMTr ) 835 ( C4acute ) 732 ( C2acute

) 701 ( C3acute ) 640 ( C5acute ) 551 ( OCH3 )

MALDI mz 61158 ( M+Na )+

10 Experimenteller Teil 187

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 46-difluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 52

N F

F

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H45F2NO6Si 70187 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

033 g (06 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(46-

difluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus

THFPyridin geloumlst und mit 122 mg ( 072 mmol ) Silbernitrat und 084 ml (084 mmol)

einer 1 M tert-Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung

wurde 20 Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

Reaktion durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung

gequencht Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das

Filtrat drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung

erfolgte uumlber praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-

HexanEtOAc51) Das Produkt (slow-Isomer) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 016 g (40 )

DC Rf=054 (n-HexanEthylacetat 41)

1H-NMR δ [ ppm] (400 MHz DMSO-d6 )

753 (d1H J=34 Hz 2H) 740-685 (m 15H HAr) 660 (d 1H J=34

Hz 3H ) 593 (d 1H J=62 Hz 1acuteH) 509 (d 1H J=56 Hz 3acuteOH)

444 (t 1H J= 55 Hz 2acuteH) 410 (m 1H 3acuteH 4acuteH) 373 (s 6H OCH3)

327 (m 2H 5acuteH) 071 (s 9H t-Bu) -012 (s 3H SiCH3) -027 (s 3H

SiCH3)

10 Experimenteller Teil 188

19F-NMR δ [ ppm] (2352 MHz DMSO-d6 )

-11820 (m 1F 6F) -11900 (m 1F 4F)

ESI(-) mz 7004 (M-H)-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 46-difluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 53

N F

F

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute-

(46-difluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (6-fluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 015 g ( 375 )

DC Rf=050 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

758 (d1H J=34 Hz 2H ) 740-659 ( m 15H HAr ) 583 ( d 1H

J=52 Hz 1acuteH ) 539 ( d 1H J=65 Hz 2acuteOH ) 431 ( m 1H 3acuteH )

427 ( m 1H 2acuteH ) 403 ( m 1H 3acuteH 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 314

( m 2H 5acuteH ) 080 ( s 9H t-Bu ) 004 ( s 3H SiCH3 ) -002 ( s 3H

SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2352 MHz DMSO-d6 )

-11818 ( m 1F 6F) -11895 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 7004 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 189

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 46-

difluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 54

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H62F2N3O7PSi 90209 gmol

N F

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

150 mg (021 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (46-difluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml

abs Acetonitril geloumlst und mit 280 microl ( 214 mmol ) sym Collidin und 10 microl (012

mmol) 1-Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf

0degC abgekuumlhlt und 72 microl ( 032 mmol ) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt wurden Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten

bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5

ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt ( ein Gemisch zweier Diastereomere ) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 130 mg ( 68 )

DC Rf=044 029 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

740-674 ( m 32H HAr ) 654 650 ( d 2H J=36 Hz 3H ) 582 579

( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 458 ( m 2H 2acuteH ) 421 ( m 2H 3acuteH ) 398 (

10 Experimenteller Teil 190

m 2H 4acuteH ) 390 373 ( s 12H OCH3 ) 353 ( m 8H 5acuteH CH2CN )

260 ( m 4H OCH2 ) 112 ( m 12H CH(CH3)2 ) 073 064 ( m 18H

SiC(CH3)3 ) -015 -020 -044 -045 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 162 MHz CDCl3 )

15182 und 14893 ( Verhaumlltnis 1 56 )

ESI(+) mz 90272 ( M+H )+

1-[2acute-Desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 7-

fluorindol 110

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

F

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

10 g ( 74 mmol ) 7-Fluorindol wurden in 100 ml abs Acetonitril geloumlst mit 266 mg (

111 mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 345 g ( 89 mmol ) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde geqencht durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 bis die Reaktionsloumlsung neutral ist Ionenaustauscher

wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 358 ( 99 )

DC Rf=039 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

796 ( m 2H HAr ) 786 ( m 2H HAr ) 769 ( d 1H J=33Hz 2H )

743-730 ( m 5H HAr ) 704 ( m 2H HAr ) 670 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=66

Hz J1acuteH 2`Hα=76 Hz 1acuteH ) 663 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 569 ( m 1H

10 Experimenteller Teil 191

3`H ) 457-446 ( m 3H 5`H 4acuteH ) 296 ( m 1H 2`Hβ ) 274 ( m 1H

2`Hα ) 237 ( s 3H Ar-CH3 ) 235 ( s 3H Ar-CH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13204 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 5051 ( M+NH4 )+

ElAnalyse Berechnet C 7146 H 534 N 287

Gefunden C 7135 H 539 N 268

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol 111

F

N

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

355 g (73 mmol) 1-[2acute-Desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 7-fluorindol wurden in 250 ml abs Methanol geloumlst und mit 86 ml (

464 mmol ) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die Reaktionmischung

wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7) gequencht Der

Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 135 g ( 74 )

DC Rf=063 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

773 ( d 1H J =32 Hz 2H ) 740 ( m 1H HAr ) 697 ( m 2H HAr )

651 ( m 2H 3H 1acuteH ) 531 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 485 ( t 1H J=

10 Experimenteller Teil 192

56 Hz 5acuteOH ) 431 ( m 1H 3acuteH ) 372 ( m 1H 4acuteH ) 353 ( m 2H

5acuteH ) 240 ( m 1H 2acuteHβ ) 237 ( m 1H 2acuteHα )

13C NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

13250 ( d J=450 Hz C7 ) 13240 ( C2 ) 12642 ( CAr ) 12305 ( CAr )

12293 ( CAr ) 11997 ( CAr ) 11980 ( CAr ) 11680 ( CAr ) 8710 ( C4acute

) 8607 ( C1acute ) 7071 ( C3acute ) 6183 ( C5acute ) 6047 ( C2acute )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13223 ( m 1F 7F )

ESI(-) mz 2500 ( M-H )-

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 112

F

N

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

099 g ( 394 mmol ) 1-(2acute-Desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol wurden

in 20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 115 ml ( 448 mmol ) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurden innerhalb von

30 Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdamfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch

FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes

Oumll erhalten

Ausbeute 172 g ( 891 )

DC Rf=036 ( n-HexanEtOAc41 )

10 Experimenteller Teil 193

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

766 ( m 5H HAr ) 748-738 ( m 7H HAr ) 710-701 ( m 2H HAr )

660 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=71 Hz 1acuteH ) 655 ( d 1H J=

31 Hz 2H ) 547 ( d 1H J=43 Hz 3acuteOH ) 450 ( m 1H 3acuteH ) 397 (

m 1H 4acuteH ) 377 ( m 2H 5acuteH ) 248 ( m 1H 2acuteHβ ) 239 ( m 1H

2acuteHα ) 104 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13264 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 4902 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 7113 H 659 N 286

Gefunden C 7084 H 683 N 267

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-7-fluorindol 113

F

N

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi56774 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

169 g (345 mmol) 1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-7-fluorindol wurden in 80 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 54 ml ( 69 mmol ) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und

einmal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

10 Experimenteller Teil 194

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 182 g ( 93 )

DC Rf=036 ( n-HexanEtOAc 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

764-759 ( m 5H HAr ) 749-731 ( m 7H HAr ) 710-698 ( m 2H HAr

) 661 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=71 Hz J1acuteH2acuteHα=66 Hz 1acuteH) 653 ( m 1H HAr

) 546 ( m 1H 3acuteH ) 427 ( m 1H 4acuteH ) 374 ( m 2H 5acuteH ) 330 ( s

3H SCH3 ) 293 ( m 1H 2acuteHβ ) 281 ( m 1H 2acuteHα ) 100 ( s 9H t-Bu

)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13256 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 5679 ( M+H )+

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-7-fluorindol 114

F

N

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

178 g (31 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-

erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol wurden in 60 ml abs THF geloumlst und mit 115 ml

( 115 mmol ) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte dreimal durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 3

ChloroformMethanol982 Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 195

Ausbeute 061 g ( 836 )

DC Rf=059 ( CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

743 ( d 1H J=33 Hz 2H ) 738 ( m 1H 1acuteH ) 714 ( m 1H 4H )

701 ( m 2H 5H 6H ) 657 ( m 1H 3H ) 648 ( m 1H 3acuteH ) 618 ( m

1H 2acuteH ) 483 ( m 2H4acuteH 5acuteOH ) 346 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13240 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 2339 ( M+H )+

1acute-Desoxy-1acute-( 7-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 115

F

N

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

048 g ( 21 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-7-fluorindol

wurde mit 077 g ( 57 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

27 ml eines Gemisches aus AcetonWasser 81 geloumlst Die Loumlsung wurde mit 262 ml

einer 25-ige OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die Reaktionsmischung wurde 19

Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 10 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung gequencht und noch 15

Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml Wasser versetzt und

zweimal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 12

Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 196

Ausbeute 035 g ( 63 )

DC Rf=014 ( n-HexanEtOAc 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

780 ( d 1H J=35 Hz 2H ) 744 ( d 1H J=76 Hz 4H ) 705 ( m 2H

5H 6H ) 668 ( d 1H J=35 Hz 3H ) 616 ( d 1H J=58 Hz 1acuteH )

539 ( d 1H J=66 Hz 3acuteOH) 518 ( d 1H J=48 Hz 2acuteOH ) 503 ( t

1H J=53 Hz 5acuteOH ) 433 ( m 1H 4acuteH ) 412 ( m 1H 2acuteH ) 395 (

m 1H 3acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-13213 ( m 1F 7F )

ESI(-) mz 2660 ( M-H )-

Extinktionskoefizient ε260=6510 cm2mol-1

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 7-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 116

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

F

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

020 g (075 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(7-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurde in 10 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 015 ml (11 mmol) Triethylamin und 030 g (089 mmol)

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

10 Experimenteller Teil 197

zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 031 g ( 73 )

DC Rf= 049 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

760 ( d 1H J=31 Hz 2H ) 739 ( m 3H HAr ) 725 ( m 7H HAr )

703 ( m 2H HAr ) 683 ( m 4H HAr ) 659 ( d 1H J=31 Hz 3H )

615 ( d 1H J=48 Hz 1acuteH ) 550 ( d 1H J=58 Hz 2acuteOH ) 520 ( d

1H J=58 Hz 3acuteOH ) 434 ( m 1H 2acuteH ) 414 ( m 1H 3acuteH ) 403 (

m 1H 4acuteH ) 373 ( s 6H OCH3 ) 317 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-13220 ( m 1F 7F )

ESI(-) mz 5684 ( M-H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 117

F

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

030 g (053 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(7-fluorinolyl)

-szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und

mit 108 mg ( 064 mmol ) Silbernitrat und 064 ml ( 064 mmol ) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

10 Experimenteller Teil 198

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das

Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel (n-Hexan EtOAc

CH2Cl274422) Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 013 g ( 36 )

DC Rf=054 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

769 ( d 1H J=33 Hz 2H ) 751-694 ( m 16H HAr ) 668 ( d 1H

J=33 Hz 3H ) 626 ( d 1H J=63 Hz 1acuteH ) 516 ( d 1H J=52 Hz

3acuteOH ) 446 ( m 1H 2acuteH ) 415 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 382 ( s 6H OCH3

) 336 ( m 2H 5acuteH ) 083 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 003 ( s 3H SiCH3 ) -

020 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2834 MHz DMSO-d6 )

-13196 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 7064 ( M+Na )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 118

F

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (4-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

10 Experimenteller Teil 199

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 012g ( 33 )

DC Rf= 051 (n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

758 ( d 1H J=32 Hz 2H ) 736-677 ( m 16H HAr ) 657 ( d 1H

J=32 Hz 3H ) 610 ( d 1H J=54 Hz 1acuteH ) 530 ( d 1H J=63 Hz

2acuteOH ) 430 ( m H 2acuteH ) 421 ( m 1H 3acuteH ) 395 ( m 1H 4acuteH ) 369

( s 6H OCH3 ) 315 ( m 2H 5acuteH ) 073 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 001 ( s

3H SiCH3 ) -007 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13186 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 7065 ( M+Na )+

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 59

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

F

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

110 mg (016 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (7-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 350microl ( 26 mmol ) sym Collidin und 12 microl (016 mmol) 1-

10 Experimenteller Teil 200

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 53 microl (024 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde dreimal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 100 mg ( 704 )

DC Rf=035039 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

772-656 ( m 36H HAr ) 588 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 460 ( m 2H

3acuteH ) 422 ( m 2H 2acuteH ) 385 383 ( s 12H OCH3 ) 375 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 343 ( m 2H 3acuteH ) 282 ( m 4H OCH2 ) 138 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 088 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) 024 006 -020 -028

( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15106 und 14860 ( Verhaumlltnis 1 32 )

ESI(+) mz 8844 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 201

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]-indol

119

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H27NO5 46953 gmol

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

140 g ( 12 mmol ) Indol wurden in 100 ml abs Acetonitril geloumlst mit 432 mg ( 18

mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach wurden

559 g ( 144 mmol ) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben und

noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von Ionenaustauscher

Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war Ionenaustauscher wurde

durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 53 ( 95 )

DC Rf=030 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

801 ( m 2H HAr ) 792 ( m 2H HAr ) 769 ( d 1H J=34 Hz 2H )

740 -733 ( m 6H HAr ) 707( m 2H HAr ) 662 ( m 1H HAr ) 653 (

pt 1H J1acuteH2acuteHβ=56 Hz J1acuteH 2`Hα=67 Hz 1acuteH ) 572 ( m 1H 3acuteH ) 461

( m 2H 5acuteH ) 452 ( m 1H 4acuteH ) 294 ( m 1H 2acuteHβ ) 270 ( m 1H

2acuteHα ) 247 ( s 3H Ar-CH3 ) 244 ( s 3H Ar-CH3 )

ESI(+) mz 5695 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 7118 H 580 N 298

Gefunden C 7438 H 599 N 295

10 Experimenteller Teil 202

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 120

OHO

OH

N

C13H15NO3 23326 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

520 g (111 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]-indol wurden in 300 ml abs Methanol geloumlst und mit 1313 ml ( 708

mmol ) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von Ionenausauscher Dowex-80 (bis pH ca 7) gequencht Der

Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur

Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 250 g ( 97 )

DC Rf=058 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

778 ( m 3H HAr ) 721 ( m 1H HAr ) 717 ( m 1H HAr ) 655 ( d 1H

J =34 Hz 2H ) 642 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=61 Hz J1acuteH2acuteHα=77 Hz 1acuteH )

534 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 493 ( t 1H J= 54 Hz 5acuteOH ) 440 (

m 1H 3acuteH ) 387 ( m 1H 4acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH ) 247 ( m 1H

2acuteHβ ) 224 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1383 ( CAr ) 1286 ( CAr ) 1269 ( C2 ) 1217 ( CAr ) 1205 ( CAr )

1196 ( CAr )1110 ( CAr ) 1031 ( CAr ) 835 ( C1acute ) 823 ( C4acute ) 653 (

C3acute ) 616 ( C5acute ) 361 ( C2acute )

ESI(-) mz 2318 ( M-H )+

10 Experimenteller Teil 203

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 121

N

OTBDPSO

OH

C29H33NO3Si47166 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

148 g ( 634 mmol ) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol wurden in 25 ml

abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC abgekuumlhlt

19 ml ( 73 mmol ) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb von 30 Minuten

zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert und am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

Ausbeute 257 g ( 86 )

DC Rf=060 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

748-733 ( m 12H HAr ) 708 ( m 3H HAr ) 645 ( m 1H HAr ) 640 (

pt 1H J1acuteH2acuteHβ=66 Hz J1acuteH2acuteHα=79 Hz 1acuteH ) 538 ( d 1H J=42 Hz

3acuteOH ) 448 ( m 1H 3acuteH ) 392 ( m 1H 4acuteH ) 374 ( m 2H 5acuteH )

253 ( m 1H 2acuteHβ ) 232 ( m 1H 2acuteHα ) 100 ( s 9H t-Bu )

ESI(-) mz 4862 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 7385 H 705 N 297

Gefunden C 7376 H 707 N 306

10 Experimenteller Teil 204

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-indol 122

N

OTBDPSO

OMs

C30H35NO5SSi 54975 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

232 g (49 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-Ondashtert-butyldiphenylsilylndashβ-D- erythro-

pentofuranosyl)-indol wurden in 100 ml eines Gemisches aus abs Methylenchlorid

Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC abgekuumlhlt

und mit 77 ml (98 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung wurde 4 Stunden

bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 20

ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und ein Mal mit Wasser

extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 25 g ( 93 )

DC Rf=026 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

774-702 ( m 15H HAr ) 652 ( m 1H HAr ) 630 ( m 1H 1acuteH) 545 (

m 1H 3acuteH ) 425 ( m 1H 4acuteH ) 392 ( m 2H 5acuteH ) 305 ( s 3H

SCH3 ) 270 ( m 2H 2acuteH ) 107 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 5499 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6554 H 642 N 255

Gefunden C 6535 H 646 N 238

10 Experimenteller Teil 205

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-indol 123

OHO

N

C13H13NO2 21525 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

175 g (21 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-indol wurden in 40 ml abs THF geloumlst und mit 78 ml ( 78 mmol )

einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde das

Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte drei Mal durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol9822ChloroformMethanol9553ChloroformMethanol982

Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 044 g ( 96 )

DC Rf=054 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

769 ( d 1H J=30 Hz 2H ) 757 ( d 1H J=46 Hz 1acuteH ) 735 ( d 1H

J=33 Hz 7H ) 718 ( m 1H HAr ) 715 ( m 1H HAr )710 ( m 1H HAr

)706 ( m 1H HAr ) 647 ( m 1H 3acuteH ) 615 ( m 1H 2acuteH ) 479 ( t

1H J=57 Hz 5acuteOH ) 478 ( m 1H 4acuteH ) 348 ( m 2H 5acuteH )

ESI(+) mz 2156 ( M+H )+

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1383 ( C8 ) 1287 ( C3acute ) 1286 ( C9 ) 127 2 ( C2acute ) 1269 ( C2 )

1217 ( CAr ) 1205 ( CAr ) 1197 ( CAr ) 1110 ( CAr ) 1031 ( CAr )

9295 ( C1acute ) 803 ( C4acute ) 676 ( C5acute )

10 Experimenteller Teil 206

1acute-Desoxy-1acute-( indolyl )-β-D-ribofuranose 124

N

OHO

HO OH

C13H15NO4 24926 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

039g ( 18 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-indol wurden

mit 066g ( 49 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in 20 ml

eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung wurde mit

17 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 5 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung gequencht und

nochmals 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml Wasser

versetzt und zwei Mal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 018 g ( 40 )

DC Rf=016 ( CH2Cl2 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

758 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 717 ( m 1H HAr ) 714 ( m 1H HAr )710

( m 1H HAr )705 ( m 1H HAr ) 648 ( m 1H HAr ) 603 ( d 1H J=61

Hz 1acuteH) 534 ( d 1H J=54 Hz 2acuteOH ) 514 ( s 1H 3acuteOH ) 502 ( t

1H J=56 Hz 5acuteOH ) 416 ( d 1H J=50 Hz 2acuteH ) 408 ( m 1H 3acuteH )

391 ( m 1H 4acuteH ) 366 ( m 2H 5acuteH )

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 207

1382 ( C8 )1289 ( CAr ) 1284 ( CAr ) 1217 ( CAr ) 1205 ( CAr )

1196 ( CAr ) 1110( CAr ) 1031 ( CAr ) 886( C1acute ) 760 ( C2acute ) 757 (

C4acute ) 706 ( C3acute ) 616 ( C5acute )

ESI(-) mz 2657 ( M-H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( inolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 125

N

ODMTrO

HO OH

C34H33NO6 55163 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

029 g ( 12 mmol ) 1acute-Desoxy-1acute-(indolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Pyridin geloumlst und mit 026 ml ( 19 mmol ) Triethylamin und 049 g ( 144 mmol )

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 045 g ( 71 )

DC Rf= 050 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

762 ( m 16H HAr ) 754 ( d 1H J=33 Hz 2H ) 745-688 ( m 15H

HAr ) 654 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 598 ( d 1H J=51 Hz 1acuteH ) 551 ( d

1H J=61 Hz 2acuteOH ) 523 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 440 ( m 1H 2acuteH

10 Experimenteller Teil 208

) 422 ( m 1H 3acuteH ) 410 ( m 1H 4acuteH ) 378 ( s 6H OCH3 ) 326 (

m 2H 5acuteH)

ESI(+) mz 5519 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( indolyl ) -szlig-D-ribofuranose 126

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H47NO6Si 66589 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

028 g (051 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(indolyl) -szlig-

D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und mit

113 mg (067 mmol) Silbernitrat und 186 ml (186 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanEtOAC61) Das

Produkt (slow-Isomer) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 012 g ( 36 )

DC Rf=054 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

770 ( m 2H HAr ) 763 ( d 1H J=32 Hz 2H ) 755 ( m 2H HAr )

741 ( m 7H HAr ) 716 ( m 2H HAr ) 700 ( m 4H HAr ) 664 ( d 1H

10 Experimenteller Teil 209

J=32 Hz 3H ) 608 ( d 1H J=61 Hz 1acuteH ) 519 ( d 1H J=56 Hz

3acuteOH ) 462 ( m H 2acuteH ) 426 ( m 1H 3acuteH ) 422 ( m 1H 4acuteH ) 387

( s 6H OCH3 ) 341 ( m 2H 5acuteH ) 085 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 001 ( s

3H SiCH3 ) -014 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15810 ( CAr ) 14434 ( DMTr ) 14217 ( DMTr ) 13614 ( DMTr )

13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr ) 12662 (

DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr ) 11661 ( CAr )

11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 ( DMTr ) 8622 (

C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58 ( C7 ) 12527 (

C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 ( C3 ) 8904 (

C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 ( C5acute ) 5547 (

OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 ( SiCH3 ) -506

( SiCH3 )

ESI(+) mz 6658 ( M+H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( indolyl ) -szlig-D-ribofuranose 127

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H47NO6Si 66589 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

inolyl ) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der Synthese

von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute-

(6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 011g ( 32 )

10 Experimenteller Teil 210

DC Rf= 051 (n-HexanEthylacetat 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750 ( m 3H HAr ) 733 ( m 2H HAr ) 722 ( m 7H HAr ) 704 ( m 2H

HAr ) 678( m 4H HAr ) 645 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 585 ( d 1H

J=56 Hz 1acuteH ) 527 ( d 1H J=52 Hz 2acuteOH ) 431 ( m H 2acuteH ) 422

( m 1H 3acuteH ) 392 ( m 1H 4acuteH ) 306 ( s 6H OCH3 ) 306 ( m 2H

5acuteH ) 077 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 011 ( s 3H SiCH3 ) -007 ( s 3H

SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15810 (d J=394 Hz C4 ) 14462 ( DMTr ) 14484 ( DMTr ) 13891 (

DMTr ) 13529 ( DMTr ) 13005 ( CAr ) 12879 ( DMTr ) 12720 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12617 ( DMTr ) 12226 ( DMTr ) 12202 ( CAr )

11801 ( CAr ) 11720 ( CAr ) 11580 ( CAr ) 11390 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7328 ( C2acute ) 7185 ( C3acute ) 6304 (

C5acute ) 5507 ( OCH3 ) 2573 ( SiC(CH3)3 cedil1734 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -501 ( SiCH3 )

ESI(+) mz 6662 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 211

3acute- O -(Cyanethoxydiisopropylphosphin)-1acutedesoxy-5acute-O- (44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (indolyl)

-szlig-D-ribofuranose 55

N

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H64N3O7PSi 86611 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 mg (015 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (inolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 210microl ( 16 mmol ) sym Collidin und 7 microl (009 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 54 microl (024 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 100 mg ( 77 )

DC Rf=037 032 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 212

741-653 ( m 36H HAr ) 591 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 462 ( m 2H

3acuteH ) 420 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 351 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 323 ( m 2H 3acuteH ) 262 ( m 4H OCH2 ) 118 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 078 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -022 -024 -046 -

048 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15138 und 14877 ( Verhaumlltnis 1 46 )

ESI(+) mz 8672 ( M+H )+

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 46

N

NN

N

OAcO

AcO OAc

C16H18N4O737834 gmol

Konventionell Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

150 g (1248 mmol) Purin wurden in 60 ml abs Acetonitril suspendiert und mit 459

ml (1872 mmol) N O-Bis-(trimethylsilyl)-acetamid versetzt Die Reaktionsloumlsung

wurde fuumlr 15 Minuten unter Ruumlckfluss gekocht Nach dem Abkuumlhlen auf

Raumtemperatur wurden 396 g (1248 mmol) 1235-Tetra-O-acetyl-szlig-D-

ribofuranose in 20 ml abs Acetonitril und 285 (1560 mmol)

Trimethylsilyltrifluorsulfonat (TMSOTf) zugesetzt Es wurde 25 Stunden unter

Ruumlckfluss gekocht und anschlieszligend auf Raumtemperatur abgekuumlhlt Die Reaktion

wurde durch Zugabe von 10 ml ges waumlssriger NaHCO3-Loumlsung gequencht und

dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden

uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 982 Das

Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 055 g ( 116 )

10 Experimenteller Teil 213

Mikrowellen unterstuumltzt 095 g (79 mmol) Purin wurden in in 40 ml abs Acetonitril suspendiert und mit 291

ml (1185 mmol) N O-Bis-(trimethylsilyl)-acetamid und 251 g ( 79 mmol ) 1235-

Tetra-O-acetyl-szlig-D-ribofuranose versetzt Die Reaktionsmischung wurde bei 80degC

und 150 W in der Mikrowellenkammer 15 Minuten bestrahlt Nach dem Abkuumlhlen auf

Raumtemperatur wurden 181 ml ( 988 mmol ) Trimethylsilyltrifluorsulfonat

(TMSOTf) zugegeben Die Reaktionsmischung wurde bei 80degC und 150 W in der

Mikrowellenkammer 60 Minuten bestrahlt Nach dem Abkuumlhlen auf Raumtemperatur

wurde die Reaktion durch Zugabe von 10 ml ges waumlssriger NaHCO3-Loumlsung

gequencht und dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 982 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 051 g ( 171 )

DC Rf=037 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

931 ( s 1H 6H ) 905 ( s 1H 2H ) 895 ( s 1H 8H ) 643 ( d 1H

J=60 Hz 1acuteH ) 567 ( m 1H 2acuteH ) 544 ( m 1H 3acuteH ) 441 ( m

3H4acuteH 5acuteH ) 213 ( s 3 H CH3-acetyl ) 208 ( s 3 H CH3-acetyl )

204 ( s 3 H CH3-acetyl )

13C NMR δ [ ppm] ( 689 MHz DMSO-d6 )

17043 ( C=O ) 16992 ( C=O ) 16973( C=O ) 16092 ( C4 ) 15344

( C6 ) 14835 ( C2 ) 14226 ( C8 ) 12426 ( C5 ) 8771 ( C1acute ) 8041

( C2acute ) 7276 ( C3acute ) 6999 ( C4acute ) 6338 ( C5acute ) 2095 ( CH3-acetyl )

2084 ( CH3-acetyl ) 2065 ( CH3-acetyl )

ESI(+) mz 37934 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 214

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 9-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 47

N

NN

N

OAcO

AcO OAc

C16H18N4O7 37834 gmol

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(9-N-purin)-szlig-D-ribofuranose entstand als zweites Isomer bei der Darstellung von 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Konventionell Ausbeute 29 g ( 66 ) Mikrowellen unterstuumltzt Ausbeute 28 g ( 64 )

DC Rf=042 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

926 ( s 1H 6H ) 902 ( s 1H 2H ) 883 ( s 1H 8H ) 637 ( d 1H

J=53 Hz 1acuteH ) 609 ( m 1H 2acuteH ) 567 ( dd 1H J=49 Hz 3acuteH ) 442

( m 2H4acuteH 5acuteH ) 426 ( m 1H 5acuteH ) 214 ( s 3 H CH3-acetyl ) 206

( s 3 H CH3-acetyl ) 201 ( s 3 H CH3-acetyl )

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

17049 ( C=O ) 16991 ( C=O ) 16974( C=O ) 16000 ( C4 ) 15281

( C2 ) 14901 ( C6 ) 14647 ( C8 ) 13476 ( C5 ) 8628 ( C1acute ) 8005

( C2acute ) 7236 ( C3acute ) 7045 ( C4acute ) 6318 ( C5acute ) 2092 ( CH3-acetyl )

2083 ( CH3-acetyl ) 2066 ( CH3-acetyl )

ESI(+) mz 37934 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 215

1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 48

N

NN

N

OHO

HO OH

C10H12N4O4 25223 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutztgas durchgefuumlhrt

151 g (4 mmol) 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

wurden in 60 ml einer Loumlsung aus 048 ml ( 26 ) 54 M NaOMeMeOH und 5950

abs MeOH geloumlst Die Reaktionsmischung wurde 1 Stunde bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von Dowex-80 gequencht

Die Reaktionsmischung wurde filtriert und am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol91 Das Produkt wurde als weiszligen Feststoff erhalten

Ausbeute 098 g ( 97 )

DC Rf=032 (CH2Cl2MeOH 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

941 ( s 1H 6H ) 902 ( s 1H 2H ) 893 ( s 1H 8H ) 598 ( d 1H

J=68 Hz 1acuteH ) 555 ( d 1H J=66 Hz 2acuteOH ) 529 ( d 1H J=43 Hz

3acuteOH ) 526 ( t 1H J=49 Hz 5acuteOH ) 438 ( m 1H 2acuteH ) 422 ( m 1H

3acuteH ) 404 ( m 1H 4acuteH ) 386 ( m 2H 5acuteH )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

16068 ( CAr )15258 ( C2 ) 14798 ( C8 ) 14228 ( C6 ) 12391 ( CAr )

8970 ( C1acute ) 8627 ( C4acute ) 7411 ( C2acute ) 7018 ( C3acute ) 6111 ( C5acute )

ESI(+) mz 25294 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 216

1acute-Desoxy-5acute-O-(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 60

N

NN

N

ODMTrO

HO OH

C31H30N4O6 55459 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutztgas durchgefuumlhrt

050 g (2 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose wurden in 25 ml abs

Pyridin geloumlst und mit 042 ml ( 30 mmol ) Triethylamin und 081 g ( 24 mmol ) 44acute-

Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24 Stunden

bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 3 ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-Loumlsung

versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Das Rohrprodukt wurde zweimal mit Toluol coevaporiert Die Aufreinigung

erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 955 Das Produkt

wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 064 g ( 58 )

DC Rf=048 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 6H ) 890 ( s 1H 2H ) 876 ( s 1H 8H ) 735-679 ( m

13H HAr ) 608 ( d 1H J=74 Hz 1acuteH ) 565 ( d 1H J=62 Hz 2acuteOH

)531 ( d 1H J=62 Hz 3acuteOH ) 479 ( m 1H 2acuteH ) 435 ( m 1H 3acuteH

) 413 ( m 1H4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 324 ( m 2H 5acuteH )

ESI(+) mz 5554 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6714 H 545 N 1010

Gefunden C 6735 H 539 N 1028

10 Experimenteller Teil 217

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 61

N

NN

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C37H44N4O6Si 66885 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

040 g (072 mmol) 1acute-Desoxy-5acute-O-(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-1acute-(7-N-purin)-szlig-

D-ribofuranose wurden in 20 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und mit

150 mg (089 mmol) Silbernitrat und 102 ml (102 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc15)

Das Produkt (slow-Isomer) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 017 g ( 36 )

DC Rf=064 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

925 ( s 1H 6H ) 895 ( s 1H 2H ) 884 ( s 1H 8H ) 741-684 ( m

13H HAr ) 607 ( d 1H J=73 Hz 1acuteH ) 531 ( d 1H J=61 Hz 3acuteOH )

468 ( m 1H 2acuteH ) 425 ( m 1H 3acuteH ) 413 ( m 1H4acuteH ) 373 ( s 6H

OCH3 ) 322 ( m 2H 5acuteH ) 073 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 013 ( s 3H

SiCH3 ) -030 ( s 3H SiCH3 )

10 Experimenteller Teil 218

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15605 ( C2 ) 14539 ( DMTr ) 14524 ( DMTr ) 13600 ( DMTr )

13570 ( DMTr ) 13030 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr ) 12662 (

DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr ) 11661 ( CAr )

11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 ( DMTr ) 8622 (

C1acute ) 7632 ( C4acute ) 7325 ( C2acute ) 7170 ( C3acute )126 70 ( C7 ) 12527 (

C8 ) 12138 ( C6 ) 10920 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 ( C3 ) 8904 (

C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 ( C5acute ) 5547 (

OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 )cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -420 ( SiCH3 ) -486

( SiCH3 )

ESI(+) mz 6914 ( M+Na )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 62

N

NN

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C37H44N4O6Si 66885 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (7-

N-Purin) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der Synthese

von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute-

(7-N-Purin) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 016g ( 33 )

DC Rf=064 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

948 ( s 1H 6H ) 915 ( s 1H 2H ) 914 ( s 1H 8H ) 751-693 ( m

13H HAr ) 601 ( d 1H J=73 Hz 1acuteH ) 522 ( d 1H J=61 Hz 2acuteOH )

473 ( m 1H 2acuteH ) 433 ( m 1H 3acuteH ) 424 ( m 1H4acuteH ) 368 ( s 6H

10 Experimenteller Teil 219

OCH3 ) 321 ( m 2H 5acuteH ) 072 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 012 ( s 3H

SiCH3 ) -032 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15615 ( C2 ) 14590 ( DMTr ) 14543 ( DMTr ) 13613 ( DMTr )

13568 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12827 ( DMTr ) 12719 (CAr ) 12659 (

DMTr ) 12577 ( DMTr ) 12419 ( DMTr ) 12205 ( CAr ) 11664 ( CAr )

11309 ( CAr ) 10877 ( CAr ) 10305 (CAr ) 9987 ( DMTr ) 8632 (

C1acute ) 7634 ( C4acute ) 7326 ( C2acute ) 7172 ( C3acute )126 75 ( C7 ) 12532 (

C8 ) 12143 ( C6 ) 10919 ( C5 ) 10218 ( C9 ) 9717 ( C3 ) 8907 (

C1acute ) 8491 ( C4acute ) 7387 ( C2acute ) 7020 ( C3acute ) 6440 ( C5acute ) 5545 (

OCH3 ) 2607 ( SiC(CH3)3 )cedil1844 ( SiC(CH3)3 ) -419 ( SiCH3 ) -487

( SiCH3 )

ESI(+) mz 6914 ( M+Na )+

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-N-

purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 63

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

N

NN

N

C46H61N6O7PSi 86907 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 mg (015 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (7-N-purinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml

abs Acetonitril geloumlst und mit 200 microl ( 15 mmol ) sym Collidin und 6 microl (007 mmol)

1-Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 51 microl (023 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit wurden

10 Experimenteller Teil 220

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol991 Das Produkt

(ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 80 mg ( 62 )

DC Rf=045 036 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

740-674 ( m 32H HAr ) 654 650 ( d 2H J=36 Hz 3H ) 582 579

( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 458 ( m 2H 2acuteH ) 421 ( m 2H 3acuteH ) 398 (

m 2H 4acuteH ) 390 373 ( s 12H OCH3 ) 353 ( m 8H 5acuteH CH2CN )

260 ( m 4H OCH2 ) 112 ( m 12H CH(CH3)2 ) 073 064 ( m 18H

SiC(CH3)3 ) -015 -020 -044 -045 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 162 MHz CDCl3 )

15241 und 14896 ( Verhaumlltnis 1 36 )

ESI(+) mz 87072 ( M+H )+

3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

HNEtOOC

H2N

C7H10N2O215417 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Eine Loumlsung aus 20g (290 mmol) Isoxazol in Ethanol (80ml) wurde in einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt Dazu wurden langsam 152ml (2M 305 mmol) NaOEt EtOH-

Loumlsung zugetropft Das Reaktionsgemisch durfte sich dabei nicht uumlber 8degC

erwaumlrmen Nun wurde 30 Minuten geruumlhrt und mit 55 ml (100mmol) Essigsaumlure

neutralisiert Die Reaktionsmischung wurde mit 409g (193 mmol) Diethyl-

10 Experimenteller Teil 221

aminomalonat Hydrochlorid und 164g (106 mmol) Natriumacetat versetzt und

weitere 48 Stunden geruumlhrt Nach beendeter Umsetzung wurde das Loumlsemittel am

Rotationsverdampfer abgezogen das Rohrprodukt mit ChloroformWasser extrahiert

uumlber MgSO4 getrocknet und uumlber Kieselgel abgesaugt Die vereinigte organische

Phase wurde am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt

Das orange Oumll wurde in 400ml (05M) NaOEtEtOH-Loumlsung geloumlst und fuumlr 3 Tage

bei RT weitergeruumlhrtDas Reaktionsgemisch wurde durch die Zugabe von 12ml (210

mmol) Essigsaumlure neutralisiert und bis zur Trockne eingeengt Das Rohpodukt

wurde in Chloroform geloumlst und mit ges waumlssriger NaHCO3-Loumlsung gewaschen Die

organische Phase wurde uumlber MgSO4 getrocknet uumlber Kieselgel abgesaugt und am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

Ausbeute 158 g ( 354 )

DC Rf=097 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1055 ( s 1H NH ) 682 ( d 1H J=36 Hz 5H ) 556 ( d 1H J=36 Hz

4H ) 497 ( s 2H NH2 )418 ( q 2H J=71 Hz CH2 ) 121 ( t 3H

J=70 Hz CH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

1597 ( C5 ) 1232 ( C3 ) 1216 ( C2 ) 1147 ( C4 ) 1061 ( C=O )

606 ( CH2 ) 146 ( CH3 )

ESI(+) mz 1547 ( M+H )+

3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

HN

N

HN

O

C6H5N3O 13512 gmol

10 Experimenteller Teil 222

Das Rohprodukt wurde in 150 ml Ethanol geloumlst und mit 166 g (158 mmol)

zugesetzt Die Reaktionsmischung wurde 16 Stunden unter Ruumlckfluss gekocht Das

Produkt entstand als gelber Feststoff

Ausbeute 596 g ( 43 )

DC Rf=058 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1218 ( s 1H 9NH ) 1182 ( s 1H 3NH ) 780 ( s 1H 2H ) 738 ( m

1H 8H ) 635 ( d 1H J=33 Hz 7H )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

15402 ( C=O ) 14506 ( C2 ) 14181 ( C5 ) 12773 ( C6 ) 11820 ( C8

) 10333 ( C7 )

ESI(+) mz 1357 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 5333 H 373 N 3110

Gefunden C 5341 H 343 N 3121

6-Chloro-9-deaza-purin 32

N

N

HN

Cl

C6H4ClN315357 g7mol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

15 g (37 mmol) 3H 5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on wurden mit 40 ml Phospho-

oxichlorid versetzt Die Suspension wurde unter Ruumlckfluss erhitzt bis das Edukt

geloumlst ist und dann wirdweitere 3 Stunden gekocht Die Reaktionsmischung wurde

abgekuumlhlt und auf Eis (ca 200ml) gegossen Nach der Neutralisierung mit NaOH (bis

ca pH 6) wurde die Loumlsung mit EtOAc extrahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt

wurde als weiszliger Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 223

Ausbeute 144 g ( 85 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

1246 ( s 1H NH ) 865 ( s 1H 2H ) 800 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 675

( d 1H J=33 Hz 9H )

ESI(+) mz 1536 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 4693 H 263 N 2736

Gefunden C 4710 H 279 N 2747

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-

chloro-9-deaza-purin 133

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

N

N

N

Cl

C27H24ClN3O550595 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

114 g ( 74 mmol ) 6-Chloro-9-deaza-purin wurden in 130 ml abs Acetonitril geloumlst

mit 267 mg ( 111 mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt

Danach wurden 345 g ( 89 mmol ) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose

zugegeben und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war

Ionenaustauscher wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt wurde als weiszliger

Schaum erhalten

Ausbeute 320 ( 853 )

DC Rf=037 ( CH2Cl2MeOH 982 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 224

866 ( s 1H 2H ) 787 ( m 5H HAr ) 720 -707 ( m 5H HAr ) 665 ( m

1H 1acuteH ) 560 ( m 1H 3acuteH ) 463 ( m 2H 5acuteH ) 455 ( m 1H 4acuteH )

276 ( m 1H 2acuteHβ ) 253 ( m 1H 2acuteHα ) 237 ( s 3H Ar-CH3 ) 233 (

s 3H Ar-CH3 )

MALDI mz 47296 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6410 H 478 N 831

Gefunden C 6426 H 493 N 815

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-chloro-9-deaza-purin 128

OHO

OH

N

N

N

Cl

C11H12ClN3O3 26968 gmol

580 g (115 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 6-chloro-9-deaza-purin wurden mit 100 ml ges NH3Methanol

Loumlsung versetzt Die Reaktionsmischung wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 91

Das Produkt wurde als als weiszliger Feststoff gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 188 g ( 61 )

DC Rf=035 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

867 ( s 1H 2H ) 838 ( d 1H J=34 Hz 8H ) 692 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=75 Hz 1acuteH ) 682 ( d 1H J=34 Hz 9H )

535 ( d 1H J=40 Hz 3acuteOH ) 503 ( t 1H J= 51 Hz 5acuteOH ) 436 (

m 1H 3acuteH ) 386 ( m 1H 4acuteH ) 357 ( m 2H 5acuteH ) 244 ( m 1H

2acuteHβ ) 237 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 225

15222 ( C6 ) 14942 ( C2 ) 14091 ( C5 ) 13441 ( C8 ) 12283 ( C4 )

10290 ( C9 ) 8762 ( C1acute ) 7008 ( C3acute ) 6121 ( C4acute ) 4120 ( C2acute )

3968 ( C5acute )

ESI(+) mz 2708 ( M+H )+

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin 129

OHO

OH

N

N

N

C11H13N3O3 23524 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter H2 durchgefuumlhrt 13 g (48

mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-chloro-9-deaza-purin wurden in 50

ml abs Ethanol geloumlst und mit 10-ige PdH2 versetzt Die Reaktionsmischung

wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

Reaktionsloumlsung durch Celite abgesaugt und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 086 g ( 76 )

DC Rf=024 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

927 ( s 1H 2H )887 ( s 1H 6H ) 810 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 672 (

d 1H J=33 Hz 9H ) 647 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=61 Hz J1acuteH2acuteHα=75 Hz

1acuteH ) 515 ( d 1H J=40 Hz 3acuteOH ) 453 ( t 1H J= 51 Hz 5acuteOH )

386 ( m 1H 3acuteH ) 370 ( m 1H 4acuteH ) 357 ( m 2H 5acuteH ) 240 ( m

1H 2acuteHβ ) 227 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

1494 ( C2 ) 1409 ( C5 ) 1344 ( C8 ) 1228 ( C4 ) 1202 ( C6 )

10 Experimenteller Teil 226

1029 ( C9 ) 876 ( C1acute ) 701 ( C3acute ) 612 ( C4acute ) 412 ( C2acute ) 397 (

C5acute )

MALDI mz 23523 ( M+H )+

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-

purin 130

OTBDPSO

OH

N

N

N

C27H31N3O3Si 47364 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

080 g (34 mmol) 1-(2acute-Desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin wurden

in 20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 10 ml (38 mmol) t-Butyldiphenylsilyl-chlorid wurden innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdamfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch

FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 955 Das Produkt wurde als

gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 122 g ( 76 )

DC Rf=025 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 2H ) 890 ( s 1H 6H ) 807 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 768-

731 ( m 12H HAr ) 669 ( d 1H J=33 Hz 9H ) 660 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=71 Hz J1acuteH2acuteHα=65 Hz 1acuteH ) 548 ( d 1H J=41 Hz 3acuteOH )

432 ( m 1H 3acuteH ) 395 ( m 1H 4acuteH ) 380 ( m 2H 5acuteH ) 285 ( m

1H 2acuteHβ ) 273 ( m 1H 2Hα ) 095 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 4742 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 227

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1507 ( C2 ) 1418 ( C5 ) 1355 ( C8 )1298 ( C4 ) 1375 ( CAr ) 1358

( CAr ) 1356 ( CAr ) 1352 ( CAr )1348 ( C8 ) 1330 ( CAr ) 1322 ( CAr

) 1298 ( CAr ) 1285 ( CAr ) 1282 ( CAr ) 1281 ( CAr ) 1279 ( CAr )

1275 ( CAr ) 1269 ( C2 ) 1112 ( C9 ) 1031 ( C3 ) 957 ( C5 ) 936 (

C7 ) 835 ( C1acute ) 833 ( C4acute ) 653 ( C3acute ) 642 ( C5acute ) 360 ( C2acute )

2573 ( SiC(CH3)3 ) 205 ( SiC(CH3)3 ) 195 (SiC(CH3)3 ) 145

(SiC(CH3)3 )

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-9-deaza-purin 66

OTBDPSO

OMs

N

N

N

C28H33N3O5SSi 55173 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

058 g (12 mmol) 1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-9-deaza-purin wurden in 50 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 19 ml (24 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 5 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und

einmal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 982 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 064 g ( 96 )

DC Rf=035 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 228

902 ( s 1H 2H ) 876 ( s 1H 6H ) 807 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 758-

701 ( m 12H HAr ) 659 ( d 1H J=33 Hz 9H ) 645 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=70 Hz J1acuteH2acuteHα=64 Hz 1acuteH ) 423 ( m 1H 3acuteH ) 386 ( m

1H 4acuteH ) 377 ( m 2H 5acuteH ) 307 ( s 3H SCH3 ) 277 ( m 1H 2acuteHβ )

268 ( m 1H 2Hα ) 085 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 5522 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6095 H 603 N 762

Gefunden C 6076 H 593 N 735

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-9-deaza-purin 67

OHO

N

N

N

C11H11N3O2 21722 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

072 g (13 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-

erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin wurden in 40 ml abs THF geloumlst und mit 484

ml (484 mmol) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte zwei Mal durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 Das Produkt wurde als

gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 026 ( 93 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 4000 MHz DMSO-d6 )

923 ( s 1H 2H ) 886 ( s 1H 6H ) 800 ( d 1H j=33 Hz 8H ) 714 (

m 1H 1acuteH ) 668 ( d 1H J=33 Hz 9H )653 ( m 1H 2acuteH ) 620 ( m

1H 3acuteH ) 494 ( t 1H J=56 Hz 5acuteOH ) 486 ( m 1H 4acuteH )354 ( m

2H 5acuteH )

10 Experimenteller Teil 229

MALDI mz 21853 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6082 H 510 N 1934

Gefunden C 6054 H 525 N 1927

1acute-Desoxy-1acute-( 9-deaza-purindolyl )-β-D-ribofuranose 68

OHO

HO

N

N

N

OH

C11H13N3O4 25124gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

048g (22 mmol) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-9-deaza-purin

wurden mit 080g ( 30 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

30 ml eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 274 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und nochmals 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 10 ml

Wasser versetzt und mehr Mal mit 100 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 024 g ( 36 )

DC Rf=018 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 2H )884 ( s 1H 6H ) 815 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 668 (

d 1H J=33 Hz 9H ) 596 ( d 1H J=63 Hz 1acuteH ) 553 ( s 1H2acuteOH

)532 ( s 1H 3acuteOH ) 525 ( t 1H J= 48 Hz 5acuteOH ) 427 ( m 1H 2acuteH

) 412 ( m 1H 3acuteH ) 398 ( m 1H 4acuteH ) 364 ( m 2H 5acuteH )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 230

15050 ( C2 ) 13988 ( C2 ) 13363 ( C8 ) 12670 ( C5 ) 10822 ( C4 )

10165 ( C9 ) 8987 ( C1acute ) 8564 ( C3acute ) 7448 ( C2acute ) 7018 ( C2acute )

6122 ( C5acute )

ESI(+) mz 2520 ( M+H )+

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(9-deaza-purinolyl) -szlig-D-

ribofuranose 132

ODMTrO

HO

N

N

N

OH

C32H31N3O6 55361gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

030 g (12 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(9-deaza-purinolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 15 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 024 ml ( 18 mmol ) Triethylamin und 049 g ( 145 mmol )

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 48

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

955 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 036 g ( 54 )

DC Rf= 025 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

920 ( s 1H 2H )880 ( s 1H 6H ) 808 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 746-

682 ( m 15H HAr ) 592 ( d 1H J=52 Hz 1acuteH ) 550 ( d 1H J=61

Hz 2acuteOH ) 520 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 434 ( m 1H 2acuteH ) 415 (

10 Experimenteller Teil 231

m 1H 3acuteH ) 406 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 323 ( m 2H

5acuteH)

ESI(+) mz 5544 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 70

ODMTrO

HO

N

N

N

OTBDMS

C38H45N3O6Si66787gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

041 g ( 074 mmol ) 5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 9-deaza-

purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin

geloumlst und mit 151 mg ( 089 mmol ) Silbernitrat und 104 ml ( 104 mmol ) einer 1 M

tert-Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC ( MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc16 )

Das Produkt (slow-Isomer)

Ausbeute 016 g ( 32 )

DC Rf=045 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

921 ( s 1H 2H )878 ( s 1H 6H ) 812 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 747-

681 ( m 13H HAr ) 659 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 595 ( d 1H J=62

Hz 1acuteH ) 511 ( d 1H J=52 Hz 3acuteOH ) 449 ( m 1H 2acuteH ) 411 ( m

10 Experimenteller Teil 232

2H 4acuteH 3acuteH ) 374 ( s 6H OCH3 ) 330 ( m 2H 5acuteH ) 071 ( s 9H

SiC(CH3)3 ) -013 ( s 3H SiCH3 ) -027 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15710 (d J=414 Hz C4 ) 14334 ( DMTr ) 14219 ( DMTr ) 13624 (

DMTr ) 13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -506 ( SiCH3 )

ESI(+) mz 66834 ( M+H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 71

ODMTrO

TBDMSO

N

N

N

OH

C38H45N3O6Si66787gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (9-

deasapurinoyl) -szlig-D-ribofuranose entstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (9-deaza-purinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 015 g ( 32 )

DC Rf=043 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 2H )876 ( s 1H 6H ) 810 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 745-

680 ( m 13H HAr ) 657 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 594 ( d 1H J=62

Hz 1acuteH ) 511 ( d 1H J=52 Hz 3acuteOH ) 448 ( m 1H 2acuteH ) 410 ( m

10 Experimenteller Teil 233

2H 4acuteH 3acuteH ) 373 ( s 6H OCH3 ) 329 ( m 2H 5acuteH ) 070 ( s 9H

SiC(CH3)3 ) -013 ( s 3H SiCH3 ) -025 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15808 (d J=414 Hz C4 ) 14431 ( DMTr ) 14214 ( DMTr ) 13614 (

DMTr ) 13568 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10890 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2608 ( SiC(CH3)3 cedil1832 ( SiC(CH3)3 ) -404 (

SiCH3 ) -510 ( SiCH3 )

ESI(+) mz 66834 ( M+H )-

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 9-

deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 72

ODMTrO

N

N

N

OTBDMSO

PN OCN

C47H62N5O7PSi 86808 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

156 mg (023 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (9-deaza-purinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10

ml abs Acetonitril geloumlst und mit 520microl (39 mmol) sym Collidin und 14 microl (018

mmol) 1-Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf

10 Experimenteller Teil 234

0degC abgekuumlhlt und 78 microl (035 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere)

wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 150 mg ( 73 )

DC Rf=058 050 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

741-653 ( m 36H HAr ) 591 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 462 ( m 2H

3acuteH ) 420 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 351 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 323 ( m 2H 3acuteH ) 262 ( m 4H OCH2 ) 118 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 078 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -022 -024 -046 -

048 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15081 und 14892 ( Verhaumlltnis 1 42 )

ESI(+) mz 86905 ( M+H )+

235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose 74

OBnO

BnO OBn

C26H28O4 40450 gmol

10 Experimenteller Teil 235

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

10 g (24 mmol) 235-Tri-O-benzyl-ribofuranose wurden in 10 ml abs Acetonitril

geloumlst und mit 06 ml (96 mmol) Triethylsilan und 06 ml (48 mmol) BF3OEt2

versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Stunden bei Raumtemperatur unter Argon

geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 10 ml gesaumlttigter

waumlssriger NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde dreimal mit Methylenchlorid

extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und

am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als farbloses Oumll

erhalten

Ausbeute 850 mg (884 )

DC Rf = 049 (CH2Cl2MeOH 991)

1H-NMR [ppm] (270 MHz DMSO-d6)

729 ndash 717 (m 15H Har) 458 ndash 441 (m 6H CH2-benzyl) 409 (m 1H

4H) 389 (m 4H 1H 2H 3H) 350 (m 2H 5H)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

13805 (CAr) 13788 (CAr) 13780 (CAr) 12825 (CAr) 12821 (CAr)

12818 (CAr) 12780 (CAr) 12772 (CAr) 12761 (CAr) 12749 (CAr)

12742 (CAr) 8035 (C4) 7818 (C1) 7642 (C2) 7328 (CH2-benzyl)

7205 (CH2-benzyl) 7166 (CH2-benzyl) 7045 (C3) 6993 (C5)

ESI(+) mz 4222 (M+NH4)+

10 Experimenteller Teil 236

1-Desoxy-D-ribofuranose 75

OHO

HO OH

C5H10O413413 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

39 g (96 mmol) 235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose wurden in 70 ml abs

Ethanol geloumlst und mit 35 ml Cyclohexen und 800 mg Palladiumhydroxid (20) auf

Kohle versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 4 Stunden unter Ruumlckfluss gekocht

Anschlieszligend wurde der Palladium-Katalysator uumlber Celite abfiltriert und das Filtrat

am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt wurde als

farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 123 g (953 )

DC Rf = 022 (CH2Cl2MeOH 91)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

469 (m 2H 2-OH 3-OH) 457 (t J = 57 Hz 1H 5-OH) 396 (m 1H

4H) 383 (m 1H 2H) 374 (q J = 55 Hz 1H 3H) 352 (m 3H 1H 5H)

335 (m 1H 5H)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

8320 (C4) 7199 (C1) 7155 (C2) 7041 (C3) 6176 (C5)

ESI(ndash) mz 1330 (M-H)-

10 Experimenteller Teil 237

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-1-desoxy-D-ribofuranose 76

ODMTrO

HO OH

C26H28O6 43650 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

122 g (91 mmol) 1-Desoxy-D-ribofuranose wurden in 40 ml abs Pyridin geloumlst und

mit 19 ml (19 mmol) Triethylamin und 37 g (109 mmol) 44acute-Dimethoxytriphenyl-

methylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur

unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 3 ml

Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-Loumlsung versetzt Es

wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt

Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte

durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 982 Das Produkt wurde

als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 341 g (859 )

DC Rf = 013 (CH2Cl2MeOH 982)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

742-686 (m 13H HAr) 477 (d J = 45 Hz 1H 2OH) 473 (d J = 62

Hz 1H 3OH) 401 (m 1H 2H) 394 (m 1H 1H) 377 (m 2H 3H 4H)

373 (s 6H OCH3) 360 (dd J = 89 Hz J = 31 Hz 1H 1H) 302 (m

2H 5H)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

10 Experimenteller Teil 238

15802 (DMTr) 14506 (DMTr) 13579 (DMTr) 12970 (DMTr) 12774

(DMTr) 12658 (DMTr) 11314 (DMTr) 8515 (DMTr) 8097 (C4)

7250 (C1) 7224 (C2) 7030 (C3) 6445 (C5) 5501 (OCH3)

ESI(ndash) mz 4352 (M-H)-

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 78

ODMTrO

HO OTBDMS

C32H42O6Si 55076 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

32 g (73 mmol) 5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-1-desoxy-D-ribofuranose

wurden in 60 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und mit 15 g (133

mmol) Silbernitrat und 102 ml (102 mmol) einer 1 M tert-Butyldimethylsilylchlorid-

Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20 Stunden bei

Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Das

entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt

wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

Methylenchlorid als Elutionsmittel Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 243 g (603 )

DC Rf = 043 (CH2Cl2)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

10 Experimenteller Teil 239

740 - 683 (m 13H HAr) 449 (d J = 60 Hz 1H 3OH) 419 (m 1H

2H) 396 (m 1H 1H) 377 (m 2H 3H 4H) 373 (s 6H OCH3) 358

(m 1H 1H) 300 (m 2H 5H) 088 (s 9H SiC(CH3)3) 007 (s 3H

SiCH3) 006 (s 3H SiCH3)

13C-NMR [ppm] (1006 MHz DMSO-d6)

15805 (DMTr) 14509 (DMTr) 13575 (DMTr) 12973 (DMTr) 12778

(DMTr) 12773 (DMTr) 12742 (DMTr) 12651 (DMTr) 11316 (DMTr)

8517 (DMTr) 8092 (C4) 7356 (C1) 7257 (C2) 7024 (C3) 6433

(C5) 5505 (OCH3) 2588 (SiC(CH3)3) 1811 SiC(CH3)3) ndash454

(SiCH3) ndash487 (SiCH3)

ESI(ndash) mz 5494 (M-H)-

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 77

ODMTrO

TBDMSO OH

C32H42O6Si 55076 gmol

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose entstand als Nebenprodukt bei der Darstellung von 5-O-(44acute-

Dimethoxy-triphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-ribofuranose

Ausbeute 11 g (273 )

DC Rf = 064 (CH2Cl2)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

742 - 682 (m 13H HAr) 453 (d J = 47 Hz 1H 2OH) 417 (q J = 44

Hz 1H 2H) 395 (m 1H 1H) 389 (m 1H 3H) 379 (m 1H 4H) 372

10 Experimenteller Teil 240

(s 6H OCH3) 357 (m 1H 1H) 302 (m 2H 5H) 072 (s 9H

SiC(CH3)3) ndash004 (s 3H SiCH3) ndash015 (s 3H SiCH3)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

15807 (DMTr) 14494 (DMTr) 13556 (DMTr) 12968 (DMTr) 12776

(DMTr) 12765 (DMTr) 12661 (DMTr) 11382 (DMTr) 8533 (DMTr)

8142 (C4) 7336 (C1) 7213 (C2) 7177 (C3) 6385 (C5) 5499

(OCH3) 2561 (SiC(CH3)3) 1765 SiC(CH3)3) ndash471 (SiCH3) ndash529

(SiCH3)

ESI(ndash) mz 5493 (M-H)-

3-O-(2-Cyanethoxydiisopropylphosphin)-1-desoxy-5-O-(44acute-dimethoxy-

triphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-D-ribofuranose 79

ODMTrO

OTBDMSO

PCNN

C41H59N2O6PSi 73498 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

200 mg (036 mmol) 5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-

1-desoxy-D-ribofuranose wurden in 11 ml abs Acetonitril geloumlst und mit 480 l (37

mmol) sym Collidin und 15 l (019 mmol) 1-Methylimidazol versetzt Die

Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC abgekuumlhlt und 122 l (054 mmol)

2-Cyanethyl-diisopropylchlorphosphoramidit zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde

15 Minuten bei 0degC und 35 Minuten bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 3 ml gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-Loumlsung

gequencht Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

10 Experimenteller Teil 241

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch pDC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere)

wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 130 mg (478 )

DC Rf = 049 055 (CH2Cl2MeOH 991)

1H-NMR [ppm] (400 MHz CDCl3)

740 ndash 672 (m 34H HAr) 436 430 (q J = 49 Hz J = 53 Hz 2H 2H)

407 (m 2H 1H) 400 (m 4H 3H 4H) 372 371 (s 12H OCH3) 346

(m 6H 1H CH2CN) 328 (m 4H 5H) 253 (m 4H OCH2) 105 (m

12H CH(CH3)2) 085 083 (m 18H SiC(CH3)3) 005 004 002 001

(s 12H SiCH3)

31P-NMR [ppm] (162 MHz CDCl3)

14967 und 14915 (Verhaumlltnis 1 13)

ESI(+) mz 7511 (M+H)+

10 Experimenteller Teil 242

104 Synthesen und Aufreinigung der Oligonukleotides

1041 Eingesetzte Loumlsungen

1041a Hochleistungsfluumlssigkeits-Chromatographie ( HPLC )

Fuumlr RNA-Aufreinigung ( Anionenaustauscher-HPLC )

Puffer A DEPC-Wasser ( pH 80 )

1 ml Diethylpyrocarbonat wurde zu 1000 ml deionisiertem Wasser gegeben und fuumlr

12 Stunden stehen gelassen Die Loumlsung wurde danach mit ges waumlssriger LiOH-

Loumlsung auf pH 80 eingestellt und 60 min bei 121degC autoklaviert

Puffer B 1M LiCl-Loumlsung ( pH 80 )

Es wurden 4239 g LiOH ( 1 mol ) in 1000 ml DEPC-Wasser geloumlst und mit LiOH

oder HCl auf pH 80 eingestellt

1041b UVVIS-Spektroskopie

Phosphatpuffer 100ml des Natriumphosphatpuffers wurden durch Loumlsen von 207 mg

( 0577 mmol ) di-Natriumhydrogenphposphat-Dodecahydrat 66mg ( 0423 mmol )

Natriumhydrogenphosphat und 818 mg ( 140 mmol ) Natriumchlorid in 100 ml

DEPC-Wasser hergestellt Der pH-Wert wurde mit HCl oder NaOH auf pH 70

eingestellt

10 Experimenteller Teil 243

1042 Synthese der Oligonukleotiden

Die RNA-Synthesen wurden im 1micromol Maszligstab an einem Synthesizer der Firma

PerSeptive Biosystems (Modell Expedite 8905) durchgefuumlhrt Die Synthese wird auf

Glaskuumlgelchen mit definierter Porenweite (CPG engl controlled pore glass 500Ǻ

Porengroumlszlige) als fester Phase durchgefuumlhrt Die Standardkupplungszeit von 10 min

fuumlr RNA-Bausteine wurde fuumlr alle modifizierten Nukleotide uumlbernommen Die RNA-

Amiditbausteine wurden in Konzentrationen von 01 M eingesetzt Alle RNA-

Oligonukleotid-Synthesen endeten mit Abspaltung der 5acuteDimethoxytritylgruppe Die

Oligonukleotiden wurden durch Behandlung mit konz AmoniakEthanol 31 (bei

55degC uumlber Nacht) entschuumltzt und vom Traumlger abgespalten Nach Sterilfiltration der

Loumlsung um die Oligonukleotid-Loumlsung vom CPG-Material zu Trennen wurden die

Loumlsungsmittel durch Vakuumzentrifugation in einer SpeedVacR entfernt Zur

Abspaltung der TBDMS-Schutzgruppen wurde der resultierende Feststoff unter

sterilen Bedingungen in Triethylamin-Trihydrofluorid-Loumlsung aufgenommen

(Gasparutto 1992 Westman 1994) Die Suspension wurde 24 Stunden bei

Raumtemperatur stehen gelassen Fuumlr die anschlieszligende Faumlllung des nun

vollstaumlndig entschuumltzten Oligoribonukleotides wurde die Loumlsung mit n-Butanol

versetzt und 30 min bei -80degC gefaumlllt Anschlieszligend wurde bei 12000 rpm fuumlr 30 min

zentrifugiert Nach dieser Zeit wurde der Uumlberstand vorsichtig abdekantiert und das

erhaltene Pellet in 150 microl DEPC-Wasser und 150 microl 1-Methyl-2-pyrrolidinon geloumlst

Die entschuumltzte RNA wurde mittels Anionenaustauscher-HPLC aufgereinigt

105 Aufreinigung und Analytik der Oligonukleotide

1051 Aufreinigung durch Hochdruchfluumlssigkeitschromatographie

Die RNA Oligonukleotide wurden im bdquoTrityl-offldquo-Modus synthetiesirt und mittels

Anionenaustauscher-HPLC aufgereinigt Dazu stand eine HPLC Anlage von JASCO

bestehend aus einer PU-980 Pumpe LG-980-02-Mixer UV-970 Detektor

10 Experimenteller Teil 244

Saumlulenofen und Computer zur Verfuumlgung Als analytische Saumlule wurde eine Dionex

NucleoPacTM PA 100 Saumlule (250x4 mm) mit einer Flussrate von 15 mlmin benutzt

Als praumlparative Saumlule wurde eine Dionex NucleoPacTM PA 100 Saumlule (250x9 mm) mit

einer flussrate von 5 mlmin benutztEs wurden lineare Gradienten (von 0 bis 70

Puffer B in A) verwendet (Puffer A DEPC-Wasser pH 80 Puffer B 1 M LiCl pH 80)

Die Gradienten wurden so gewaumlhlt dass das Oligonukleotid jeweils nach 15-20 min

von der Saumlule eluiert wurde Die UV-Detektion erfolgte bei einer Wallenlaumlnge von 260

nm Nach erfolgter Trennung wurden die Produktfraktionen uumlber Sephadex PD 10

Saumlulen mit G25 Material entsalzt Schlieszliglich wurde die Menge an Oligonukleotid

durch Bestimmung der OD260-Einheiten ermittelt Das Produkt wurde durch MALDI-

Massenspektrometri auf seine Reinheit untersucht

1052 Quantifizierung der Menge an Oligonukleotid

Das Aufgereinigte und entsalzte Oligonukleotid wurde in 10 ml dest Wasser geloumlst

(Wasser mit DEPC behandelt) Es wurden 10 microl entnommen und in einer 10 mm

Quarzkuumlvette mit dest Wasser (Wasser mit DEPC behandelt) auf 1000 microl aufgefuumlllt

Die Extinktion (engl absorbance) oder optische Dichte bei 260 nm wurde gemessen

Der am Geraumlt angezeigte Wert wurde mit dem Verduumlnnungsfaktor (100) multipliziert

Das Ergebnis ist die Ausbeute in OD260-Einheiten Diese laumlsst sich mittels des

molaren Extinktionskoeffizienten in die Konzentration umrechnen

1053 Bestimmung der Extinktionskoeffizienten von Oligonukleotiden

Aus der Summe der bekannten Extinktionskoeffizienten der einzelnen Nukleotide

koumlnnen die molare Extinktionskoeffizienten von Oligonukleotiden abgeschaumltzt

werden Nach Eckstein (Eckstein 1991) gilt naumlherungsweise der folgende

Zusammenhang

10 Experimenteller Teil 245

ε = (88 middot nT + 73 middot nC + 117 middot nG + 154 middot nA) middot 09 [1000 middot cm2 middot mol-1]

n- die Haumlufigkeit der jeweiligen Basen im Oligonukleotid

Eine exaktere Methode zur Bestimmung des molaren Extinktionskoeffizienten

beruumlcksichtigt die Wechselwirkung der Chromophore mit ihren naumlchsten Nachbarn

(Puglisi 1989 Gray 1995) Diese bewirkt dass der Extinktionskoeffizient eines

Dinukleotids nicht der Summe der Einzelnukleotide entspricht Der

Extinktionskoeffizient ergibt sich aus zweimal der Summe aller Oligonukleotide ohne

die beiden endstaumlndigen Nukleotide

(ACGU) = 2 [(AC) + (CG) + (GU) + ] ndash [(C) + (G) + (U) + ]

Baustein RNA Baustein RNA

A 1534 CG 939

C 760 CU 837

G 1216 GA 1292

U 1021 GC 919

AA 1365 GG 1143

AC 1067 GU 1096

AG 1279 UA 1252

AU 1214 UC 890

CA 1067 UG 1040

CC 752 UU 1011

Tabelle 111 Extinktionskoeffizienten fuumlr monomere und dimere Nukleotide bei 260

nm nach Puglisi und Tinoco (1989) sowie Gray et al (1995) Die Werte

gelten fuumlr 25degC pH 70 und eine Ionenstaumlrke von 01

Die Extinktionskoeffizienten der Indol-Nukleoside wurden bestimmt Diese liegen

nahezu beim Wert des C (variieren zwischen 63 bis 653) So wurde in diesen Faumlllen

mit den Werten fuumlr C gerechnet

10 Experimenteller Teil 246

Die Konzentration der Oligonukleotid-Loumlsung folgt aus dem Lambert-Beerschen-

Gesetz

c-die Konzentration in moll

OD260 = ε middot c middot d d- die Schichtdicke der Kuumlvette

OD260-die dimensionslose Extinktion bei 260 nm

106 Aufnahme der UV-Schmelzkurven

Die UV-Schmelzkurven wurden in einem Zweistrahl UV-VIS-Spektralphotometer

Cary 1 der Firma Varian mit Peltier-gesteuertem thermostatisierbarem

Kuumlvettenhalter gemessen Als Puffer diente ein Phosphat-Puffer der

Zusammensetzung 140 mM Natriumchlorid 10 mM Dinatriumhydrogenphosphat und

10 mM Natriumdihydrogenphosphat Die angesetzten Loumlsungen wurden durch

Zugabe der entsprechenden Menge an Salzsaumlure auf den pH-Wert 70 eingestellt

Das verwendete Wasser war mit Diethylpyrocarbonat (DEPC) vorbehandelt Zur

Messung wurde eine Referenzkuumlvette der Schichtdicke 1 cm mit 1 ml des Puffers

gefuumlllt und in den Referenzstrahl gestellt Die Probenkuumlvette gleicher Schichtdicke

wurde mit dem gleichen Puffer befuumlllt und nach Einbringen in den Strahlengang

wurde ein Nullabgleich bei 350 nm durchgefuumlhrt Nun wurde eine Konzentration von

je 2 microM der beiden Straumlnge die den Duplex bilden in die Probenkuumlvette pipettiert

Die notwendigen Konzentrationen wurden nach dem Lambert-Beerschen-Gesetz in

OD260-Einheiten umgerechnet Dazu wurde fuumlr den berechneten

Extinktionskoeffizient des Einzelstranges fuumlr c die gewuumlnschte Konzentration von 2

microM und fuumlr die Schichtdicke d 1 cm eingesetzt Die Oligonukleotide lagen als

Stammloumlsungen in einem bekannten Volumen destilliertem Wasser vor

Vor Beginn der Messung wurden die Kuumlvetten mit Teflon-Deckeln fest verschlossen

um ein Verdampfen des Loumlsungsmittels waumlhrend der Messung zu verhindern Die

Messung begann mit einer Denaturierung Dazu wurden die Kuumlvetten fuumlr 10 min auf

80degC erhitzt und anschlieszligend mit 5degCmin renaturiert (Programm bdquodenatadlldquo) Es

wurde auf die Starttemperatur (0degC bzw 5degC) abgekuumlhlt und die Temperatur fuumlr 10

Minuten gehalten Die nun folgende Aufnahme der Schmelzkurve bei 260 und 274

nm (Nullabgleich bei 350 nm) wurde mit einer Heizrate von 05degCmin durchgefuumlhrt

10 Experimenteller Teil 247

Alle 30 Sekunden wurde ein Datenpunkt registriert (Programm bdquodna2hblkadlldquo) Als

Temperatur wurde die Temperatur des Probenblocks des Spektrometers angegeben

Dies ist ausreichend exakt (Varian 1998) Nach beendeter Messung wurden die

Daten automatisch aufgezeichnet und die Probe auf 20degC abgekuumlhlt Alle

Messungen wurden mindestens als Doppelbestimmungen durchgefuumlhrt Durch die

Messung bei zwei verschiedenen Wellenlaumlngen standen so zumindest vier

Meszligreihen je Duplex zur Verfuumlgung Die Auswertung der Kurven bezuumlglich Tm und

thermodynamischer Daten ergab keine signifikanten Unterschiede als Funktion der

Wellenlaumlnge (260 oder 274 nm) Der Tm wurde sowohl aus α = f(T) Kurven als auch

aus der gefitteten Kurve ermittelt Die Uumlbereinstimmung war gut Fuumlr alle Messungen

unterhalb 20degC wurde die Kuumlvettenkammer mit Stickstoff gespuumllt um Kondensation

der Luftfeuchtigkeit auf den Kuumlvettenoberflaumlchen zu vermeiden

Zur besseren Vergleichbarkeit der Abbildungen der gemessenen Schmelzkurven

wurden die Extinktionswerte normiert Dies geschieht mit Hilfe der folgenden

Rechenvorschrift

ODnormiert = (OD(T) ndash ODA) (ODE ndash ODA)

Dabei sind ODA der Anfangs- und ODE der Endwert der Extinktion

107 CD-Spektroskopie der Oligonukleotide

Die CD-Spektren wurden mit einem JASCO J-710 Spektropolarimeter aufgenommen

das mit einem thermostatisierten (Neslab RTE-100) Kuumlvettenhalter ausgeruumlstet war

Dazu wurden die gleichen Proben die zuvor in der UV-Spektroskopie untersucht

worden waren eingesetzt Als Auswerte-Software stand das Programm Standard

Analysis Version 133 (1995) von JASCO zur Verfuumlgung Zur Messung der

wellenlaumlngenabhaumlngigen Spektren wurden jeweils fuumlnf Spektren im Bereich von 350

nm bis 200 nm akkumuliert Folgende Geraumlteeinstellungen wurden verwendet

resolution 02 nm scan speed 50 nmmin response 1 sec und band width 10 nm

Von den so aufgenommenen Spektren wurde immer das bei gleicher Temperatur

registrierte Spektrum des Puffers subtrahiert Anschlieszligend wurden die erhaltenen

Kurven per Software geglaumlttet (Befehl noise reduction)

10 Experimenteller Teil 248

108 Bestimmung der Verteilungskoeffizienten

Zur Bestimmung der Verteilungskoeffizienten wurden die Nukleoside in Wasser

geloumlst so daszlig eine Extinktion der Loumlsungen zwischen 08 und 12 erreicht wurde

Von diesen Loumlsungen wurden jeweils 2 ml mit dem gleichen Volumen 1-Octanol

versetzt und fuumlr 10 min intensiv durchmischt Anschlieszligend wurden die Proben fuumlr

10 min bei 10 000 rpm zentrifugiert und die zwei Phasen getrennt Es wurden die

Extinktionen der waumlszligrigen und der Octanol Phasen am UV-Spektrometer gemessen

Die Verteilungskoeffizienten log P wurden nach folgende Gleichung berechnet

log P = E Octanol E Wasser

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Živković A ldquoRNA Recognition by Fluoro Aromatic Substited Nucleic Acid

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12 Anhang 259

12 Anhang

Teil A Kristallstrukturen

A1 Fluorierte Indolribonukleoside

A2 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Teil B Ausgewaumlhlte Spektren

Teil C Abkuumlrzungverzeichnis

12 Anhang 260

Teil A Kristallstrukturen

A1 Fluorierte Indolribonukleoside

Alle erhaltene Datei befinden sich unter

httpcisti-incistnrc-cnrcgccairmunpub_eshtml CCDC numbers 631201 631202

631203 631204 und 631205

A2 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Krystalldata 7NP DISCUSSION OF THE STRUCTURE

===========================

The structure contains two independent molecules The conformations of both

molecules are very similarThe five-membered furanose ring approximately

has a C2-endo envelope conformation for both molecules The purine groups

are essentially planar (mean deviation from plane0008 and 0009 A

respectively They adopt an anti orientation about the glycosyl bond with

torsion angles O4-C1-N1-C10 = -59(1) and C2-C1-N1-C10 =1756(8) for

molecule 1 and O8-C11-N5-C20 = -612(9) and C12-C11-N5-C20 =-1799(8) deg

for molecule 2 The orientation about the exocyclic C4-C5 bond

+sc(gauchegauche) for both molecules The molecules are connected by

intermolecular O-HO and O-HN hydrogen bonds to a three-dimensional

network The crystal packing also shows two intermolecular C-HN contacts

with HN distances of 238 and 240 A and four intermolecular C-HO

interactions with HO distances between 244 and 259 A The purine

groups stack along the a-direction The distance between the purine planes

is about 340 A

Tabelle 1 hydrogen bonds

--------------

O - H A O-H HA OA O-H-A symmetry

[A] [A] [A] [deg]

O2 - H2B O5 084 209 2874(8) 156 x+1 y z

O3 - H3B O4 084 196 2788(7) 169 2-x y-12 12-z

O5 - H5C N6 084 199 2748(8) 149 x y z

O6 - H6B O9 084 202 2815(7) 158 x-1 y z

O7 - H7A N3 084 218 3005(8) 166 x-12 32-y 1-z

O9 - H9B N2 084 200 2801(8) 160 x y z

12 Anhang 261

Empirical formula C10 H12 N4 O4

Formula weight 25224

Temperature 161(2) K

Wavelength 071073 A

Crystal system space group Orthorhombic P 212121

Unit cell dimensions a = 69512(14) A alpha = 90 deg

b = 7767(3) A beta = 90 deg

c = 38036(7) A gamma = 90 deg

Volume 20535(9) A^3

Z Calculated density 8 1632 Mgm^3a

Absorption coefficient 0129 mm^-1

F(000) 1056

Crystal size 055 x 015 x 008 mm

Theta range for data collection 107 to 2499 deg

Limiting indices -8lt=hlt=8 -9lt=klt=9 -44lt=llt=44

Reflections collected unique 16633 2134 [R(int) = 01451]

Completeness to theta = 2499 999

Absorption correction None

Refinement method Full-matrix least-squares on F^2

Data restraints parameters 2134 0 331

Goodness-of-fit on F^2 1272

Final R indices [Igt2sigma(I)] R1 = 00900 wR2 = 01553

R indices (all data) R1 = 01158 wR2 = 01667

Largest diff peak and hole 0411 and -0366 eA^-3

Table 2 Atomic coordinates ( x 10^5) and equivalent isotropic

displacement parameters (A^2 x 10^4) for jelena10

U(eq) is defined as one third of the trace of the orthogonalized

Uij tensor

________________________________________________________________

x y z U(eq)

________________________________________________________________

O(5) 47530(80) 42810(70) 28698(13) 187(13)

O(3) 105240(70) 49570(70) 24299(14) 180(13)

N(3) 79590(100) 94920(90) 41793(16) 200(16)

O(2) 109200(80) 35570(70) 31114(13) 176(13)

O(4) 77510(80) 70670(60) 28694(12) 144(12)

12 Anhang 262

N(1) 88390(100) 67970(80) 34539(17) 169(15)

N(2) 82340(100) 64770(90) 40315(16) 191(16)

C(6) 85780(110) 56820(110) 37250(20) 204(19)

C(2) 92260(110) 44140(100) 30060(19) 143(17)

N(4) 84050(100) 114130(80) 36907(17) 179(16)

C(10) 86340(110) 84430(100) 35971(19) 139(18)

C(9) 87170(110) 100940(100) 34660(20) 190(19)

C(4) 73440(120) 58900(100) 25779(19) 188(19)

C(3) 87920(110) 44570(100) 26142(19) 129(17)

C(8) 80270(120) 110400(110) 40250(20) 198(19)

C(5) 52530(110) 53490(100) 25840(20) 157(18)

C(7) 82350(110) 81860(100) 39520(19) 132(17)

C(1) 92500(120) 63670(100) 30850(18) 170(18)

O(6) 12100(80) 32560(70) 44373(13) 180(13)

O(8) 44200(80) 68180(70) 46209(13) 196(13)

O(9) 74450(70) 43170(70) 46032(12) 153(12)

O(7) 15760(70) 48140(80) 50857(13) 207(13)

N(5) 32400(90) 63910(80) 40533(15) 122(14)

N(7) 38740(100) 90160(90) 33115(17) 214(16)

N(6) 38620(100) 59850(90) 34817(16) 194(16)

C(19) 31840(120) 97000(110) 40220(20) 211(19)

N(8) 33690(100) 109810(90) 37921(17) 235(17)

C(16) 35620(110) 52730(100) 37900(20) 184(19)

C(12) 28870(120) 41560(100) 45267(19) 154(17)

C(17) 36940(110) 77340(100) 35476(19) 117(17)

C(20) 33210(120) 80380(110) 39023(19) 168(19)

C(15) 69160(120) 52090(110) 49210(20) 198(19)

C(14) 48160(120) 57490(90) 49275(19) 142(17)

C(11) 29010(110) 60490(90) 44321(18) 126(17)

C(18) 36830(120) 105450(110) 34540(20) 240(20)

C(13) 33310(110) 43200(100) 49226(19) 155(17)

________________________________________________________________

Table 3 Bond lengths [A] and angles [deg] for jelena10

_____________________________________________________________

O(5)-C(5) 1412(9)

O(3)-C(3) 1446(9)

N(3)-C(8) 1339(11)

N(3)-C(7) 1347(10)

O(2)-C(2) 1411(9)

O(4)-C(1) 1433(9)

O(4)-C(4) 1465(9)

N(1)-C(6) 1360(10)

N(1)-C(10) 1397(10)

N(1)-C(1) 1470(9)

N(2)-C(6) 1340(10)

N(2)-C(7) 1362(11)

C(2)-C(3) 1521(10)

C(2)-C(1) 1547(11)

N(4)-C(8) 1329(10)

N(4)-C(9) 1352(10)

C(10)-C(9) 1377(11)

C(10)-C(7) 1393(10)

C(4)-C(3) 1507(11)

C(4)-C(5) 1513(11)

O(6)-C(12) 1401(10)

O(8)-C(11) 1410(9)

O(8)-C(14) 1458(9)

O(9)-C(15) 1440(9)

O(7)-C(13) 1421(9)

N(5)-C(16) 1343(10)

N(5)-C(20) 1403(10)

N(5)-C(11) 1484(9)

12 Anhang 263

N(7)-C(18) 1311(11)

N(7)-C(17) 1347(10)

N(6)-C(16) 1315(10)

N(6)-C(17) 1386(10)

C(19)-N(8) 1330(11)

C(19)-C(20) 1371(12)

N(8)-C(18) 1348(11)

C(12)-C(11) 1513(11)

C(12)-C(13) 1542(10)

C(17)-C(20) 1394(10)

C(15)-C(14) 1518(11)

C(14)-C(13) 1516(11)

C(8)-N(3)-C(7) 1129(6)

C(1)-O(4)-C(4) 1097(5)

C(6)-N(1)-C(10) 1059(6)

C(6)-N(1)-C(1) 1273(7)

C(10)-N(1)-C(1) 1269(6)

C(6)-N(2)-C(7) 1048(6)

N(2)-C(6)-N(1) 1130(8)

O(2)-C(2)-C(3) 1170(6)

O(2)-C(2)-C(1) 1135(7)

C(3)-C(2)-C(1) 998(6)

C(8)-N(4)-C(9) 1181(7)

C(9)-C(10)-C(7) 1195(7)

C(9)-C(10)-N(1) 1350(7)

C(7)-C(10)-N(1) 1055(7)

N(4)-C(9)-C(10) 1180(7)

O(4)-C(4)-C(3) 1052(6)

O(4)-C(4)-C(5) 1104(6)

C(3)-C(4)-C(5) 1158(6)

O(3)-C(3)-C(4) 1083(6)

O(3)-C(3)-C(2) 1084(6)

C(4)-C(3)-C(2) 1038(6)

N(4)-C(8)-N(3) 1285(7)

O(5)-C(5)-C(4) 1142(6)

N(3)-C(7)-N(2) 1263(7)

N(3)-C(7)-C(10) 1229(7)

N(2)-C(7)-C(10) 1108(7)

O(4)-C(1)-N(1) 1086(6)

O(4)-C(1)-C(2) 1047(6)

N(1)-C(1)-C(2) 1140(6)

C(11)-O(8)-C(14) 1079(6)

C(16)-N(5)-C(20) 1061(6)

C(16)-N(5)-C(11) 1293(6)

C(20)-N(5)-C(11) 1245(6)

C(18)-N(7)-C(17) 1126(7)

C(16)-N(6)-C(17) 1037(6)

N(8)-C(19)-C(20) 1186(7)

C(19)-N(8)-C(18) 1171(7)

N(6)-C(16)-N(5) 1148(7)

O(6)-C(12)-C(11) 1156(7)

O(6)-C(12)-C(13) 1164(6)

C(11)-C(12)-C(13) 987(6)

N(7)-C(17)-N(6) 1266(7)

N(7)-C(17)-C(20) 1225(7)

N(6)-C(17)-C(20) 1109(7)

C(19)-C(20)-C(17) 1196(7)

C(19)-C(20)-N(5) 1360(7)

C(17)-C(20)-N(5) 1044(7)

O(9)-C(15)-C(14) 1131(6)

O(8)-C(14)-C(13) 1062(6)

O(8)-C(14)-C(15) 1090(6)

12 Anhang 264

C(13)-C(14)-C(15) 1169(6)

O(8)-C(11)-N(5) 1075(6)

O(8)-C(11)-C(12) 1072(6)

N(5)-C(11)-C(12) 1139(6)

N(7)-C(18)-N(8) 1296(8)

O(7)-C(13)-C(14) 1125(6)

O(7)-C(13)-C(12) 1061(6)

C(14)-C(13)-C(12) 1020(6)

_____________________________________________________________

Symmetry transformations used to generate equivalent atoms

Table 4 Anisotropic displacement parameters (A^2 x 10^4) for jelena10

The anisotropic displacement factor exponent takes the form

-2 pi^2 [ h^2 a^2 U11 + + 2 h k a b U12 ]

_______________________________________________________________________

U11 U22 U33 U23 U13 U12

_______________________________________________________________________

O(5) 180(30) 230(30) 150(30) 0(20) 10(20) 0(30)

O(3) 170(30) 190(30) 180(30) -20(30) 70(20) 20(30)

N(3) 170(40) 230(40) 210(40) 0(30) 0(30) -10(30)

O(2) 120(30) 210(30) 200(30) 70(20) -30(20) 80(30)

O(4) 200(30) 140(30) 90(30) 0(20) 20(20) 20(30)

N(1) 210(40) 70(30) 220(30) 10(30) 70(30) -20(30)

N(2) 280(40) 210(40) 90(30) -20(30) 10(30) -20(30)

C(6) 90(40) 220(40) 300(50) 80(40) 20(40) 0(40)

C(2) 40(40) 200(40) 190(40) 0(30) 40(30) -20(40)

N(4) 210(40) 110(30) 220(40) -30(30) 20(30) 50(30)

C(10) 50(40) 200(40) 160(40) 10(30) 20(30) 120(40)

C(9) 180(40) 230(50) 160(40) 10(40) 120(40) 70(40)

C(4) 330(50) 180(40) 60(40) 0(30) 30(40) -40(40)

C(3) 130(40) 90(40) 170(40) -30(30) 80(30) -40(30)

C(8) 170(50) 220(50) 200(40) -170(40) 70(40) -70(40)

C(5) 200(40) 60(40) 210(40) -50(30) 60(40) 30(40)

C(7) 60(40) 140(40) 200(40) -40(30) -50(30) -80(40)

C(1) 230(50) 260(40) 20(30) -50(30) 50(30) 20(40)

O(6) 170(30) 180(30) 200(30) -60(20) 60(20) -60(30)

O(8) 250(30) 190(30) 150(30) -50(20) -40(20) -20(30)

O(9) 150(30) 210(30) 100(30) 30(20) 10(20) 0(30)

O(7) 120(30) 340(30) 160(30) -10(30) 30(20) 30(30)

N(5) 150(40) 50(30) 170(30) 10(30) 0(30) 40(30)

N(7) 160(40) 280(40) 200(30) 10(30) 50(30) 40(30)

N(6) 240(40) 230(40) 110(30) 10(30) 20(30) -120(30)

C(19) 230(50) 290(50) 110(40) -80(40) -40(40) -30(40)

N(8) 290(40) 220(40) 200(40) 20(30) 10(30) -20(40)

C(16) 160(40) 110(40) 280(40) -20(40) 0(40) -40(40)

C(12) 150(40) 170(40) 150(40) -10(30) 50(30) 50(40)

C(17) 90(40) 170(40) 100(40) 0(30) 20(30) 60(30)

C(20) 170(50) 240(50) 100(40) 50(30) -40(30) 0(40)

C(15) 190(40) 210(40) 190(40) 40(40) 10(40) -130(40)

C(14) 280(50) 70(40) 70(40) -20(30) -30(30) 100(40)

C(11) 170(40) 120(40) 90(40) -90(30) 40(30) 70(40)

C(18) 250(50) 220(50) 250(50) 90(40) -20(40) 40(40)

C(13) 130(40) 160(40) 170(40) 120(30) -60(30) 60(40)

___________________________________________________________________ Table 5 Hydrogen coordinates ( x 10^4) and isotropic

displacement parameters (A^2 x 10^3) for jelena10

12 Anhang 265

________________________________________________________________

x y z U(eq)

________________________________________________________________

H(5C) 4943 4813 3059 22

H(3B) 11121 4071 2365 27

H(2B) 11851 3911 2991 26

H(6A) 8635 4466 3700 24

H(2A) 8107 3883 3131 17

H(9A) 8984 10300 3225 23

H(4A) 7599 6509 2352 23

H(3A) 8274 3333 2528 15

H(8A) 7773 11997 4173 24

H(5A) 4441 6395 2591 19

H(5B) 4959 4732 2362 19

H(1A) 10517 6868 3014 20

H(6B) 249 3771 4520 27

H(9B) 7381 4999 4432 18

H(7A) 1792 5115 5294 31

H(19A) 2962 9931 4264 25

H(16A) 3573 4062 3825 22

H(12A) 4006 3588 4409 19

H(15A) 7732 6246 4945 24

H(15B) 7174 4452 5125 24

H(14A) 4599 6461 5143 17

H(11A) 1655 6584 4505 15

H(18A) 3780 11485 3295 29

H(13A) 3849 3223 5023 19

________________________________________________________________ Table 6 Torsion angles [deg] for jelena10

________________________________________________________________

C(7)-N(2)-C(6)-N(1) 12(9)

C(10)-N(1)-C(6)-N(2) -04(9)

C(1)-N(1)-C(6)-N(2) 1797(7)

C(6)-N(1)-C(10)-C(9) -1796(10)

C(1)-N(1)-C(10)-C(9) 03(15)

C(6)-N(1)-C(10)-C(7) -06(8)

C(1)-N(1)-C(10)-C(7) 1793(7)

C(8)-N(4)-C(9)-C(10) -03(12)

C(7)-C(10)-C(9)-N(4) 01(12)

N(1)-C(10)-C(9)-N(4) 1789(9)

C(1)-O(4)-C(4)-C(3) -36(7)

C(1)-O(4)-C(4)-C(5) 1220(7)

O(4)-C(4)-C(3)-O(3) -873(7)

C(5)-C(4)-C(3)-O(3) 1506(6)

O(4)-C(4)-C(3)-C(2) 278(7)

C(5)-C(4)-C(3)-C(2) -944(7)

O(2)-C(2)-C(3)-O(3) -472(8)

C(1)-C(2)-C(3)-O(3) 756(7)

O(2)-C(2)-C(3)-C(4) -1622(6)

C(1)-C(2)-C(3)-C(4) -393(8)

C(9)-N(4)-C(8)-N(3) 21(13)

C(7)-N(3)-C(8)-N(4) -31(12)

O(4)-C(4)-C(5)-O(5) -686(8)

C(3)-C(4)-C(5)-O(5) 508(9)

C(8)-N(3)-C(7)-N(2) -1796(8)

C(8)-N(3)-C(7)-C(10) 27(11)

12 Anhang 266

C(6)-N(2)-C(7)-N(3) -1796(7)

C(6)-N(2)-C(7)-C(10) -16(9)

C(9)-C(10)-C(7)-N(3) -14(12)

N(1)-C(10)-C(7)-N(3) 1795(7)

C(9)-C(10)-C(7)-N(2) -1794(7)

N(1)-C(10)-C(7)-N(2) 14(9)

C(4)-O(4)-C(1)-N(1) -1437(6)

C(4)-O(4)-C(1)-C(2) -216(8)

C(6)-N(1)-C(1)-O(4) 1208(8)

C(10)-N(1)-C(1)-O(4) -591(10)

C(6)-N(1)-C(1)-C(2) 46(12)

C(10)-N(1)-C(1)-C(2) -1753(7)

O(2)-C(2)-C(1)-O(4) 1628(5)

C(3)-C(2)-C(1)-O(4) 375(7)

O(2)-C(2)-C(1)-N(1) -788(9)

C(3)-C(2)-C(1)-N(1) 1559(6)

C(20)-C(19)-N(8)-C(18) 00(12)

C(17)-N(6)-C(16)-N(5) -09(9)

C(20)-N(5)-C(16)-N(6) 04(9)

C(11)-N(5)-C(16)-N(6) -1783(7)

C(18)-N(7)-C(17)-N(6) -1785(8)

C(18)-N(7)-C(17)-C(20) 07(11)

C(16)-N(6)-C(17)-N(7) -1797(8)

C(16)-N(6)-C(17)-C(20) 10(9)

N(8)-C(19)-C(20)-C(17) 15(13)

N(8)-C(19)-C(20)-N(5) 1790(9)

N(7)-C(17)-C(20)-C(19) -19(13)

N(6)-C(17)-C(20)-C(19) 1774(8)

N(7)-C(17)-C(20)-N(5) 1799(7)

N(6)-C(17)-C(20)-N(5) -08(9)

C(16)-N(5)-C(20)-C(19) -1775(10)

C(11)-N(5)-C(20)-C(19) 13(15)

C(16)-N(5)-C(20)-C(17) 02(8)

C(11)-N(5)-C(20)-C(17) 1790(7)

C(11)-O(8)-C(14)-C(13) -34(7)

C(11)-O(8)-C(14)-C(15) 1233(6)

O(9)-C(15)-C(14)-O(8) -568(8)

O(9)-C(15)-C(14)-C(13) 635(9)

C(14)-O(8)-C(11)-N(5) -1464(6)

C(14)-O(8)-C(11)-C(12) -236(7)

C(16)-N(5)-C(11)-O(8) 1172(8)

C(20)-N(5)-C(11)-O(8) -612(9)

C(16)-N(5)-C(11)-C(12) -13(12)

C(20)-N(5)-C(11)-C(12) -1798(7)

O(6)-C(12)-C(11)-O(8) 1646(6)

C(13)-C(12)-C(11)-O(8) 397(7)

O(6)-C(12)-C(11)-N(5) -767(9)

C(13)-C(12)-C(11)-N(5) 1584(6)

C(17)-N(7)-C(18)-N(8) 10(13)

C(19)-N(8)-C(18)-N(7) -14(14)

O(8)-C(14)-C(13)-O(7) -853(7)

C(15)-C(14)-C(13)-O(7) 1530(6)

O(8)-C(14)-C(13)-C(12) 279(7)

C(15)-C(14)-C(13)-C(12) -938(7)

O(6)-C(12)-C(13)-O(7) -462(8)

C(11)-C(12)-C(13)-O(7) 782(7)

O(6)-C(12)-C(13)-C(14) -1640(6)

C(11)-C(12)-C(13)-C(14) -397(7)

________________________________________________________________

Symmetry transformations used to generate equivalent atoms

12 Anhang 267

12 Anhang 268

Teil B Ausgewaumlhlte Spektren

B1 1H-NMR Spektrum von 3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

B2 1H-NMR Spektrum von 3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

B3 1H-NMR Spektrum von6-Chloro-9-deaza-purin 32

B4 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 38

B5 1HMBC-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose

48

B6 1H-NMR Spektrum von 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

B7 COSY-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

49

B8 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-

difluorindol 38

12 Anhang 269

B1 1H-NMR Spektrum von 3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

0011

2233

4455

6677

8899

10

10

11

11

H NE

tOO

C

H2N

3-A

min

o-2

-eth

ox

yp

yrr

ole

12

3

4

5

1N

H5

H4

HN

H2

CH

2

H2O

DM

SO

CH

3

12 Anhang 270

B2 1H-NMR Spektrum von 3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

1122

3344

5566

7788

991

01

01

11

11

21

2

NH

N

H NO

35

-Dih

ydro

-pyrr

olo

[32

-d]p

yrim

idin

-4-o

ne

1

2 34

567

8

9

DM

SO

9N

H3

NH

2H

8H

7H

H2O

12 Anhang 271

B3 1H-NMR Spektrum von6-Chloro-9-deaza-purin 32

-2-200

2244

6688

10

10

12

12

14

14

16

16

N

N

N H

Cl

12 Anhang 272

B4 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 38

15

15

20

20

25

25

30

30

35

35

40

40

45

45

50

50

55

55

60

60

65

65

70

70

75

75

80

80

OO

O

O

O

H3C

O

H3C

O

F

N

12 Anhang 273

B5 1HMBC-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose

48

12 Anhang 274

B6 1H-NMR Spektrum von 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

12 Anhang 275

B7 COSY-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

49

12 Anhang 276

B8 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-

difluorindol 38

12 Anhang 277

Teil C Abkuumlrzungsverzeichnis

A

a Akzeptor

Bruchteil der Oligonukleotide im geordneten Zustand

Aring Aringngstroumlm

Abk Abkuumlrzung

abs absolut

Ac Acetyl

ar aromatisch

aw Wasseraktivitaumlt

B

bo Ordinatenschnittpunkt der oberen Basislinie von Oligonucleotid

Schmelzkurven

bu Ordinatenschnittpunkt der unteren Basislinie von Oligonucleotid

Schmelzkurven

Bn Benzyl

br breit

BSA Bis-(trimethylilyl)-acetamid

Bu Butyl

Bz Benzoyl

C

C Celsius

C Cytosin Cytidin

c Konzentration

ca circa

CD Circular Dichroismus

COSY korrelierte Spektroskopie (engl correlated spectroscopy)

CPG controlled pore glass (engl)

CSD Cambridge Structural Database

ct totale Strangkonzentration

12 Anhang 278

D

Chemische Verschiebung

d Dichte

d Dublett

d Schichtdicke

d Netzebenenabstand

d Donor

D Dimensional

DC Duumlnnschichtchromatographie

dd Dublett von Dublett

ddA Didesoxyadenosin

DEPC Diethylpyrocarbonat

G0 Freie Standardreaktionsenthalpie

H0 Standardreaktionsenthalpie

DIPEA Diisopropylethylamin

DMF NN-Dimethylformamid

DMSO Dimethylsulfoxid

DMSO-d6 Dimethylsulfoxid sechsfach deuteriert

DMTr Dimethoxytriphenylmethyl Dimethoxytrityl

DNA Desoxyribonukleinsaumlure

S0 Reaktionsentropie

dt Dublett von Triplett

Du Duplex

E

ε Extinktion (engl absorbance)

E envelope

El Elementar

engl englisch

eq Equivalente

ESI(-) Elektrospray-Ionisation im negativen Modus

ESI(+) Elektrospray-Ionisation im positiven Modus

Et Ethyl

12 Anhang 279

F

f Funktion

2FA 2-Fluoradenosin

FC Flash-Chromatographie

FT Fourier Transformation

G

G Guanin Guanosin

Γ Hydratation

g gasfoumlrmig

g Gramm

ges gesaumlttigt(e)

H

h Stunde(n)

HIV Human immunodefiency virus

HPLC Hochleistungsfluumlssigkeitschromatographie (engl high performance

liquid chromatography)

Hz Hertz

I

iPr Isopropyl

IR Infrarot

J

J Kupplungkonstante in der NMR-Spectroscopie

K

K Gleichgewichtskonstante

K Kelvin

Kap Kapitel

katal katalytisch

kcal Kilokalorien

12 Anhang 280

KDiss Dissoziationskonstante

konz konzentriert

krist kristallin

L

Wellenlaumlnge

max Wellenlaumlnge des Absorptionsmaximums

LDA Lithiumdiisopropylamin

log P Verteilungskoeffizient

Lsg Loumlsung

M

M molar

m Masse

m Multiplett

mo Steigung der oberen Basislinie von Oligonukleotid Schmelzkurven

mu Steigung der unteren Basislinie von Oligonukleotid Schmelzkurven

MALDI Matrix unterstuumltzte Laser DesorptionIonisation (engl matrix assisted

laser desorptionionization)

max maximal

Me Methyl

mg Milligramm

mGrad Milligrad

MHz Megahertz

min Minute(n)

ml Milliliter

microM Mikrometer

mm Millimeter

mM millimolar

mmol Millimol

MMTr Monomethoxytriphenylmethyl Monomethoxytrityl

mRNA Boten-Ribonukleinsaumlure

MS Massenspektrometrie

microV Mikrovolt

12 Anhang 281

N

nm Nanometer

NMR Kernmagnetische Resonanz (engl Nuclear Magnetic Resonance)

NPE Nitrophenylethyl

Nr Nummer

O

o ortho

OD260 Optische Dichte bei 260 nm Extinktion bei 260 nm

ODo Optische Dichte (Extinktion) der oberen Basislinie von Oligonukleotid

Schmelzkurven

ODu Optische Dichte (Extinktion) der unteren Basislinie von Oligonukleotid

Schmelzkurven

ODN Oligodesoxynukleotid

P

t Pseudotriplett

p para

pa pro analysi

pDC praumlparative Duumlnnschichtchromatographie

pm picometer

ppm parts per million

Q

q Quartett

R

R universelle Gaskonstante

r Radius

r ribo

r2 Guumltefaktor der linearen Regression

Rf Retentionsfaktor

RNA Ribonukleinsaumlure

12 Anhang 282

ROE Rotating Frame Nuclear Overhauser Effect

ROESY Rotating Frame Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy (engl)

RP Umkehrphase (engl reversed phase)

rRNA ribosomale Ribonucleinsaumlure

RT Raumtemperatur

S

s Singulett

s Sekunde(n)

S Strang

Sdp Siedepunkt

T

Elliptizitaumlt

[] spezifische Elliptizitaumlt

[M] molare Elliptizitaumlt

T Thymin Thymidin

T Temperatur

t Triplett

TBDMS tert Butyldimethylsilyl

TBAF Tetrabutylammoniumfluorid

TEA Triethylamin

techn technisch

tert tertiaumlr

Tf Trifluormethylsulfonat Triflat

THF Tetrahydrofuran

Tm Schmelztemperatur (engl melting temperature)

TMS Trimethylsilyl

TMSTf Trimethylsilyltrifluormethansulfonat Trimethylsilyltriflat

Tr Triphenylmethyl Trityl

tRNA transfer Ribonucleinsaumlure

12 Anhang 283

U

U Uracil Uridin

UV Ultraviolett

V

V Volumen

VIS sichtbar (engl visible)

W

waumlszligr waumlszligrig

Z

z Ladung

Publikationen und Poster

a Publikationen

[1] Božilović J Nikolaus N Engels JW ldquoMicrowave-assisted Vorbruumlggen

Ribosylation reactionrdquo Nucleosides Nucleotides amp Nucleic Acids 2007 26 889-892

[2] Božilović J Engels JW ldquoSynthesis of Fluorinated Indoles as RNA Analoguesrdquo

Nucleosides Nucleotides amp Nucleic Acids 2007 26 869-871

[3] Božilović J Bats J W and Engels J W ldquoSynthesis and Structure of

Fluoroindole Nucleosidesrdquo Can J Chem 2007 85 (4) 283-292

[4] Božilović J Bats J W Engels J W bdquoSynthesis and Crystal Structures of

Fluorinated Indoles as RNA Analoguesrdquo Collection Symposium Series 2005 7 385-

386

[5] J Božilović J W Bats A N Koller H Gohlke ldquoFluorinated Indoles 7-N- and 9-

Deaza-Purine as RNA Base Analoguesrdquo in preparation

b Poster

[1] Božilović J Koller A Gohlke H Engels J W bdquoSynthesis and Proporties of

Fluoroindoles and 7-N-purine as RNA Substitutesldquo International Symposium ldquoRNA-

Ligand-Interactionsrdquo 27-29092007 Frankfurt am Main

[2] Božilović J Bats J W Koller A Gohlke H Engels J W bdquoSynthesis and

Proporties of Fluoroindoles and 7-N-purine as RNA Substitutesldquo 2nd Sciences

European Conference on Chemisry for life 04-082007 Wroclaw Poland

[3] Božilović J Koller A Gohlke H Engels J W ldquoThe Influence of

Fluoroindoles Fluorobenzimidazoles and 7-N-Purine on Base Pairing in RNA

Oligonucleotidesrdquo International Roundtable on Nucleosides Nucleotides and Nucleic

Acids 03-072006 Bern Schwitzerland

[4] Božilović J Bats J W Engels ldquoFluorinated Indoles as Novel RNA Analoguesldquo

First European Conference on Chemisry for life Sciences 04-082005 Rimini Italy

[5] Božilović J Bats J W Engels ldquoSynthesis and Crystal Structures of Fluorinated

Indoles as RNA Analoguesrdquo XIII Symposium on the Chemistry of Nucleic Acid

Components 03-08092005 Spindleruv Mlŷn Tschechische Republik

Curriculum vitae

Jelena Božilović

20 Juli 1972 in Niš Serbien

Schule

1979 ndash 1987 Grundschule in Grdelica Serbien

1987 ndash 1991 Medizinische Schule Abteil Pharmazie in Leskovac

12061991 Abitur

Studium

1993-1998 Chemiestudium Universitaumlt in Niš

10111998 Diplom Note 10 (ausgezeichnet)

Thema der Diplomarbeit bdquoIntermolekulare Umlagerungen

in Bicyklische Kohlenhydrateldquo

Arbeitserfahrung

01121998-31102003 Taumltigkeit in der Apotheke als PTA

Seit Jan2004 Anfertigung der Dissertation am Institut fuumlr Organische

Chemie der Johann Wolfgang Goethe-Universitaumlt

Frankfurt am Main in der Arbeitsgruppe von Prof Dr JW

Engels

Eidesstattliche Erklaumlrung

Hiermit erklaumlre ich an Eides statt dass ich die vorliegende Doktorarbeit selbststaumlndig

und nur unter Zuhilfenahme der genannten Literatur und der angegebenen Hilfsmittel

angefertigt habe

Frankfurt am Main 0304 2008

___________________________

Jelena Božilović

Page 3: Synthese und Einfluss von fluorierten Indolen-, 7-N Purin ...Röntgenbeugungs-Untersuchungen an DNA-Fasern ließen eindeutig auf eine Helixstruktur schließen. Diese sollte aus zwei

Die vorliegende Arbeit wurde am Institut fuumlr Organische Chemie der Johann Wolfgang

Goethe-Universitaumlt in Frankfurt am Main unter Leitung von Herrn Prof Dr J W Engels

in der Zeit von Januar 2004 bis November 2007 angefertigt

Herrn Prof Dr J W Engels danke ich fuumlr die Aufnahme in seinen Arbeitskreis die

interessante Themenstellung die sehr guten experimentellen Bedingungen und die

gewaumlhrte akademische Freiheit Durch seine Kenntnisse und Erfahrungen sowie die

stetige Bereitschaft zu anregenden Diskussionen hat er Einfluszlig auf diese Arbeit

genommen

Weiterhin danke ich allen die direkt oder indirekt zur Durchfuumlhrung dieser Arbeit

beigetragen haben Besonders danken moumlchte ich

Meinen Kollegen Dr Aleksandra Živković Dalibor Odadzić Nadja Nikolaus Dr

Astrid Kloumlpffer Alma Sokočević Gerda Wittel Jens Haas usw fuumlr die sehr gute

Zusammenarbeit und die Hilfs- und Diskussionsbereitschaft

Dr Aleksandra Živković fuumlr ihre Hilfs- und Diskussionsbereitschaft ihre vielen

praktischen Tips und fuumlr die kritische Durchsicht des Manuskripts

Dalibor Odadzić und Nadja Nikolaus fuumlr Hilfs- und Diskussionsbereitschaft und fuumlr

die kritische Durchsicht des Manuskripts

Dr Zimmermann seinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern fuumlr die Messung

zahlreicher NMR-Spektren

Dr Jan W Bats fuumlr die Durchfuumlhrung der Roumlntgenstrukturanalysen und Auswertung

der kristallographischen Daten

Dr G Duumlrner und seinen Mitarbeiterinnen fuumlr die praumlparativen HPLC-Trennungen

der TBDMS-geschuumltzten Nukleoside

Hannelore Brill und Ilona Priess fuumlr die Messung der Massenspektren

Marianne Christof fuumlr die Durchfuumlhrung der Elementaranalysen

Gerda Wittel fuumlr die Bestellung von Literatur

Alle nicht namentlich genannten Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Arbeitskreises

fuumlr die angenehme Arbeitsatmosphaumlre

Mein Dank gilt ferner

Dem SFB fuumlr die finanzielle Unterstuumltzung

Ihaltsverzeichnis

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 1 11 Grundlagen der Nukleinsaumlurechemie 2 12 Aufbau von Nukleinsaumluren 4 13 RNA-Strukturen 8 14 Duplex stabilisierende Wechselwirkungen 9

141 Wasserstoffbruumlcken 9 142 Basenstapelungswechselwirkungen 10 143 Solvatation und Salzeffekte 11

15 Therapeutische Oligonukleotide 13 151 Regulation der Genexpression 14

16 Universelle Basen 17 2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 19

21 Fluormodifikationen am Zucker 20 211 C2acute-Fluornukleoside 20 212 C3acute-Fluornukleoside 22 213 C4acute-Fluornukleoside 22 214 C5acute-Fluornukleoside 23

22 Fluormodifikationen an der Phosphatgruppe 23 23 Fluormodifikationen an der Nukleobase 25

231 Fluormodifizierte Pyrimidine 25 232 Fluormodifizierte Purine 26

24 Fluormodifikationen an RNA-Oligonukleotiden 27 3 Aufgabenstellung 29 4 Chemische Synthesen 31

41 Darstellung ausgewaumlhlter artifizieller Basen 33 411 Darstellung der Fluorindole 33 412 Darstellung von 9-N-Deazapurin 34

42 Glycosylierung Reaktionen 35 421 Darstellung von 35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid 37

43 Synthese der RNA-Bausteine 44 431 Dimethoxytritylierung der 5acute OH-Funktion 44 432 Die TBDMS-Schutzgruppe 45 433 Phosphitylierung 46

44 Syntheseuumlbersicht 49 45 Abasischer Baustein 53

5 Kristallstrukturanalysen 55 51 Bragg-Gleichung 55 52 Kristallstrukturanalysen der Nukleosidanaloga 57

6 Oligonukleotide 62 61 Synthese von Oligonukleotiden 62 62 Die Phosphoramidit-Methode 62 63 Synthetisierte Oligonukleotide 65 64 Aufreinigung von Oligonukleotiden 66 65 Charakterisierung von Oligonukleotiden 70

66 Verteilungskoeffizienten 72 7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 73

71 UV-spektroskopische Untersuchungen 73 72 Auswertung der UV-Schmelzkurven 76

721 Bestimmung des Schmelzpunktes 76 722 Bestimmung der thermodynamischen Daten 79

73 Ergebnisse der UV-Schmelzkurven 81 731 Fluorierte Indole 84 732 46-Difluorbenzimidazol- 46-Difluorindol- 7-N-Purin und 9-Deazapurin-Nukleoside 89

74 Enthalpie ndash Entropie Kompensation 94 75 CD-spektroskopische Untersuchungen 97

8 PMF Berechnungen 100 81 Methoden 100 82 Ergebnisse und Diskussion 102 83 Vorhersage 104 84 Schlussfolgerung 106

9 Zusammenfassung amp Ausblick 107 10 Experimenteller Teil 113

101 Allgemeines 113 1011 Chromatographie 113 1012 Spektroskopie 115 1013 Massenspektrometrie 115 1014 Elementaranalyse 116 1015 Verwendete Chemikalien 116 1016 Eingesetzte Pufferloumlsungen 120

102 Liste der synthetisierten Verbindungen 122 103 Darstellung und Eigenschaften der Einzelverbindungen 129 104 Synthesen und Aufreinigung der Oligonukleotides 242

1041 Eingesetzte Loumlsungen 242 1042 Synthese der Oligonukleotiden 243

105 Aufreinigung und Analytik der Oligonukleotide 243 1051 Aufreinigung durch Hochdruchfluumlssigkeitschromatographie 243 1052 Quantifizierung der Menge an Oligonukleotid 244 1053 Bestimmung der Extinktionskoeffizienten von Oligonukleotiden 244

106 Aufnahme der UV-Schmelzkurven 246 107 CD-Spektroskopie der Oligonukleotide 247 108 Bestimmung der Verteilungskoeffizienten 248

11 Literaturverzeichnis 249 12 Anhang 259

Teil A Kristallstrukturen 260 A1 Fluorierte Indolribonukleoside 260 A2 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose 260

Teil B Ausgewaumlhlte Spektren 268 B1 1H-NMR Spektrum von 3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30 269 B2 1H-NMR Spektrum von 3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31 270 B3 1H-NMR Spektrum von6-Chloro-9-deaza-purin 32 271

B4 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol 38 272 B5 1HMBC-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 48 273 B6 1H-NMR Spektrum von 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109 274 B7 COSY-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose 49 275 B8 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol 38 276

Teil C Abkuumlrzungsverzeichnis 277

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 1

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie

Die Nukleinsaumluren sind die zentralen Molekuumlle des Lebens Sie spielen in allen

Bereichen der lebendigen Welt eine nicht zu unterschaumltzende Rolle Man muss bei

Nukleinsaumluren zwischen der 2acute-Desoxyribonukleinsaumlure (DNA) und der

Ribonukleinsaumlure (RNA) unterscheiden Waumlhrend die DNA der Traumlger der genetischen

Information in fast allen Bereichen der Tier- und Pflanzenwelt ist ist die RNA

hauptsaumlchlich fuumlr die Umsetzung der Information der DNA in Proteine verantwortlich

Das Finden der DNA-Doppelhelix-Struktur durch James D Watson und H C Crick ist

ein Meilenstein fuumlr die Entwicklungen in der Molekularbiologie und der

Nukleinsaumlurechemie der letzten Jahrzehnte So wurde das tiefgreifende Verstaumlndnis

molekularer Vorgaumlnge wie zB der Replikation der Evolution und der Diversitaumlt von

Spezies ermoumlglicht Schlieszliglich fuumlhrten diese Entwicklungen zu einem der groumlszligten

Projekte der Menschheit zur Sequenzierung des 33 Milliarden Basen umfassenden

humanen Genoms im Rahmen des HUGO-Projektes (Human Genome Project Venter

et al 2001 Lander et al 2001) Die Weiterentwicklung medizinischer Anwendungen

wie zB der Gentherapie Fortschritte bei molekularbiologischen Technologien wie zB

das Klonen und nicht zuletzt die Entdeckung der RNA-Interferenz welche das gezielte

Ausschalten beliebiger Gene ermoumlglicht sind weitere eindrucksvolle Beispiele der

modernen Life Sciences

Die Ausweitung der Forschung von DNA - dem Traumlger der genetischen Information - auf

die Ribonukleinsaumlure (RNA) fuumlhrte dazu dass der RNA heute eine zentrale Rolle in der

Molekularbiologie der Zelle zugeschrieben wird Zuvor wurde RNA lediglich eine

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 2

Vermittlerrolle zwischen DNA und Protein zugesprochen (Vom Boten zum Boss V

Bredow 2003) Aufgrund neuer Erkenntnisse uumlber die Mechanismen Strukturen und

Funktionen von RNA entwickelte sich das Gebiet der funktionellen Genetik (Functional

Genomics) Dies eroumlffnet die Moumlglichkeit mit Hilfe von synthetischen Oligonukleotiden

die Genexpression zu regulieren und zu studieren Nicht zuletzt aufgrund der

Weiterentwicklung des Konzeptes der RNA-Interferenz zur therapeutischen Anwendung

wurde die RNA im Jahre 2002 vom Science-Magazin zum Molekuumll des Jahres gekuumlrt

(Breakthrough of the Year Couzin 2002) eine Auszeichnung welche die wichtige und

zentrale Rolle der RNA-Chemie in diesem Jahrzehnt verdeutlicht Die Bedeutung der

RNA spiegelt sich am besten mit den zwei Nobelpreisen im Jahr 2006 fuumlr die

Entdeckungen im Bereich der RNA Der Preis in Chemie bekam als alleiniger

Preistraumlger Roger Kornberg fuumlr seine Forshung das Enzym RNA-Polymerase und

Aufklaumlrung dass es die Synthese von RNA katalysiert Fuumlr die Entdeckung der RNA-

Interferenz dem Stilllegen von Genen durch doppelstraumlngige RNA wurde der Nobelpreis

an Craig Mello und Andrew Fire fuumlr Medizin oder Physiologie verliehen

11 Grundlagen der Nukleinsaumlurechemie

Die 2acute-Desoxyribonukleinsaumlure (DNA) wurde schon fruumlh als Traumlger der genetischen

Information identifiziert (Avery 1944) Zu Beginn der 50er Jahre des 20 Jahrhunderts

begann man verstaumlrkt mit der Strukturanalyse dieses Biopolymers Die Feststellung

Erwin Chargaffs dass sich die Mengen an Adenin und Thymin sowie die Mengen an

Guanin und Cytosin in DNA-Straumlngen jeweils entsprechen (Chargaff 1951aampb) lieferte

erste Hinweise darauf dass DNA-Molekuumlle als Dimere vorliegen Alexander Todd

identifizierte die internukleosidischen Bindungen als 3acute-5acute-Phosphordiester-Bruumlcken

(Brown amp Todd 1952) Die von M Wilkins und Rosalind Franklin durchgefuumlhrten

Roumlntgenbeugungs-Untersuchungen an DNA-Fasern lieszligen eindeutig auf eine

Helixstruktur schlieszligen Diese sollte aus zwei antiparallel ausgerichteten DNA-Straumlngen

bestehen (Wilkins 1952 Wilkins 1953aampb Franklin 1953) Zuvor war es R Franklin

bereits gelungen zwischen kristalliner A- und B-Form der DNA zu unterscheiden (Olby

2003)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 3

Unter Beruumlcksichtigung von Chargaffs Regel und den Erkenntnissen von Todd Wilkins

und Franklin postulierten James Watson und der erst kuumlrzlich verstorbene Francis Crick

im Jahre 1953 die korrekte Doppelhelix-Struktur der DNA (Watson amp Crick 1953aampb)

Sie widerlegten damit Raummodelle aus drei umeinander geschlungenen Straumlngen die

zuvor von Pauling und Corey vorgeschlagen wurden (Pauling amp Corey 1953aampb) Die

postulierte Doppelhelix nach Watson amp Crick besteht aus zwei zueinander

komplementaumlren antiparallelen DNA-Straumlngen die sich rechtsgaumlngig um eine

gemeinsame Achse winden (Abbildung 11a) Die 2acute-Desoxyribose und das

polyanionische Phosphordiester-Ruumlckgrat zeigen dabei nach auszligen waumlhrend die

Nukleobasen zueinander in die Helixmitte gerichtet sind Dabei stehen sich immer

Adenin und Thymin gegenuumlber und bilden durch zwei Wasserstoffbruumlckenbindungen ein

Basenpaar Das zweite sogenannte Watson-Crick-Basenpaar bilden Guanin und

Cytosin durch die Ausbildung von drei Wasserstoffbruumlcken (Abbildung 11b) Ein GmiddotC-

Basenpaar traumlgt somit mehr zur Stabilitaumlt einer Doppelhelix bei als ein AmiddotT-Basenpaar

N

N

N

N

O

N

N

N

O

H

H

RH

N

H

H

R

G-C Basenpaar

N

N

N

N

N

R

H

H

N

N

O

O

R

H

A-U Basenpaar

a) b)

Abbildung 11 a) schematische Darstellung der DNA-Doppelhelix b) die Watson-Crick-Basenpaare R=Ribose (RNA) 2acuteDesoxyribose (DNA) In der DNA ist Uracil durch Thymin (5-Methyluracil) ersetzt

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 4

Grundvoraussetzung dafuumlr ist dass die Nukleobasen in der Amino-Keto-

Tautomerenform vorliegen damit die Donor-Akzeptormuster kompatibel sind Die

Nukleobasen stehen dabei senkrecht zur Ebene des Furanoserings Unter Einbeziehung

allgemeiner chemischer (Struktur-) Daten gaben Watson amp Crick als Helixradius dh als

Abstand zwischen dem Phosphoratom und der Helixachse 10 Aring an (Watson amp Crick

1953a)

Die Moumlglichkeit dass auch Ribonukeinsaumluren helicale Strukturen ausbilden koumlnnten

wurde von Watson und Crick ausgeschlossen (Watson amp Crick 1953a) Sie vermuteten

dass die Ribose mit der ndash im Vergleich zur DNA zusaumltzlichen 2acute-Hydroxygruppe ndash

sterisch zu anspruchsvoll sei

Bereits in diesem legendaumlren Nature-Artikel wird erwaumlhnt dass die

sequenzspezifische Hybridisierung von DNA-Straumlngen einen Kopiermechanismus fuumlr die

genetische Information darstellen koumlnnte Die Untersuchungen zum Fluss der

genetischen Information vom Gen zum Protein wurden erstmals 1958 von F Crick

veroumlffentlicht (Crick 1958)

Spaumlter wurde dieses grundlegende Prinzip als zentrales Dogma der Molekularbiologie

bekannt Die beschriebenen wegweisenden Arbeiten auf dem Gebiet der DNA-

Strukturanalyse wurden 1962 mit dem Nobelpreis fuumlr Medizin an James Watson Francis

Crick und Maurice Wilkins honoriert

12 Aufbau von Nukleinsaumluren

Doppelhelix-Konfofmationel koumlnnen in drei unterschiedliche Formen ausgebildet

werden A- B- und Z-Form Konformationstypen A- und B-Form bilden die

rechtsgaumlngige Helix aus waumlhrend die Z-Form linksgaumlngig (Saenger 1984)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 5

Die DNA-Doppelhelix bildet meistens eine B-Form mit einer breiten bdquogroszligen Furcheldquo

(bdquomajor groove) und einer engen und tiefen bdquokleinen Furcheldquo aus Sie wird durch

Hydratation stabilisiert in den Furchten wird eine hochgeordnete Anlagerung von

Wassermolekuumllen beobachtet Die Konformationsaumlnderungen sind moumlglich und

reversibel Die A-Form-Helix kann durch Dehydratisierung entstehen A-Form-Helix ist

bevorzugt von RNA-RNA-Doppelstraumlngen ausgebildet RNADNA-Hybride wie sie in

PromoterTemplat-Regionen als Erkennungssequenz fuumlr bestimmte Enzyme (zB

Reverse Transkriptase) vorkommen liegen ebenfalls in der A-Form vor Diese wird

durch den breiten Helixdurchmesser von 26 nm und der starken Neigung ihrer

Nukleobasen zur Helixachse charakterisiert (Stryer 1991)

A-Form B-Form Z-Form

helicaler Drehsinn rechtsgaumlngig rechtsgaumlngig linksgaumlngig

Helixdurchmesser 26 nm 2 nm 18 nm

Basenpaare pro helicaler Windung

11 10 12

Helicaler Anstieg pro Basenpaar

026 nm 034 nm 037 nm

Konformation der glycosid Bindung

anti anti anti (Pyrimidine)

syn (Purine)

Ganghoumlhe (AnstiegWindung)

28 nm 34 nm 45 nm

Basenneigung zur Helixachse

20deg 6deg 7deg

groszlige Furche eng tief breit tief flach

kleine Furche breit flach eng tief eng tief

Ribose-

Konformation C3acute-endo C2acute-endo

C2acute-endo (Pyrimidine) C3acute-

endo (Purine)

Tabelle 1 Strukturelle Eigenschaften von idealen A- B- und Z-Form-Helix (Voet 1994)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 6

Im Gegensatz zu A- und B-DNA ist die Z-DNA linksgaumlngig Die schlanke Helixform (Z-

Form) bewirkt eine erhoumlhte elektrostatische Abstoszligung der Polynukleotidstraumlnge

welche durch hohe Salzkonzentration reduziert wird (Wang 1979 Gessner 1989) Zum

besseren Vergleich der Unterschiede der einzelnen DNA-Typen sind die

charakteristischen Daten von A- B- und Z-DNA nochmals in Tabelle 1

zusammengefasst

Die heterocyclischen Nukleobasen der natuumlrlichen Nukleotide weisen ein planares

Purin-Grundgeruumlst (bei A und G) bzw ein Pyrimidin-Grundgeruumlst (bei C und TU) auf

Diese sind jeweils szlig-N-glycosidisch mit dem C1acute-Kohlenstoff des Zuckers verknuumlpft

(Abbildung 12)

1acute

2acute3acute

4acute

3acute-Ende

O

5acute

Guanin

Cytosin

O

O

N

N

NH2

O

O

P

O

O O

O

P

O

O O

_

_

Adenin

Thymin

5acute-Ende

5

6

4

23

1

98

7 6

5

4

3

2

1

N

NN

N NH2

H

O

N

N

O

O

H

O

P

O

O O

O_

O ON

NN

N

NH2

Abbildung 12 Schematischer Aufbau einer DNA mit Nummerierung der Nukleobasen

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 7

Zeigt die Watson-Crick Bindungsseite der Nukleobase von der Ribose weg so spricht

man von einer anti-Konformation der glycosidischen Bindung Diese wird aufgrund von

sterischen Effekten bevorzugt eingenommen In der syn-Konformation ist der Hauptteil

der Nukleobase dem Zucker zugewandt Die Ebene der Nukleobasen steht dabei

nahezu senkrecht zur Ebene der (2acute-Desoxy-) Ribose Die nukleosidische

Zuckerkonformation (sugar puckering) unterscheidet sich je nach Helixform Der nicht

planere Ribofuranosering kann dabei zwei verschiedene Hauptkonformationen

einnehmen die E- (envelope) und die T-Konformation (twist) Bei der E-Konformation

liegen vier Atome des Furanoserings in einer Ebene und das fuumlnfte Atom steht um ca

05 Aring nach oben oder unten aus der Ebene heraus Steht das Atom in Richtung C5acute und

Nukleobase aus der Ebene spricht man von einer endo-Konformation die

gegensaumltzliche Orientierung wird mit exo bezeichnet In Doppelhelices liegen die Zucker

in einer C2acute-endo (DNA) und C3acute-endo (RNA)-Konformation vor Die twist-Konformation

entsteht wenn nur drei Atome des Furanoserings in einer Ebene liegen und je eines der

anderen Atome uumlber bzw unter der Ebene liegt (Abbildung 13)

( 2E )

O

NC5acute

1acute

2acute

4acute 3acute

C2acute endo

3

2T( )

twist (C2acute exo C3acute endo)

O

NC5acute 3acute

2acute

1acute4acute

( 3E )

O

N3acute

2acute4acute 1acute

C5acute

C3acute endo

Abbildung 13 Drei moumlgliche Konformationen des Furanoserings

Statt des fuumlnfgliedrigen Furanoseringes koumlnnen in synthetischen DNA-Straumlngen auch

Hexopyranose-Analoga eingebaut werden Untersuchungen haben gezeigt (Hendrix

1997) dass solche Nukleinsaumluren oft keine helicalen Strukturen mehr ausbilden

sondern flache Leiter artige Strukturen Zudem ist in vielen Faumlllen die Bindung solcher

Oligonukleotide an RNA verstaumlrkt so dass sie gute mRNA-Inhibitoren darstellen (van

Aerschot 2003)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 8

13 RNA-Strukturen

Im Hinblick auf die groszlige Diversitaumlt der auf speziellen dreidimensionalen RNA

Strukturen basierenden biologischen Funktionen muss RNA eine groszlige Variationsbreite

von Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen ausbilden koumlnnen Sie koumlnnen neben helicalen

doppelstraumlngigen Bereichen auch komplexe globulaumlre Strukturen ausbilden deren

Untereinheiten durch Einzelstrangsegmente verbunden sind (Abbildung 4) Die

Unterschiede der ausgebildeten Konfirmationen und der chemischen Reaktivitaumlt der

Ribonukleinsaumlure im Vergleich zur DNA liegt in der Praumlsenz der 2acute-Hydroxygruppe

Computer gestuumltzte Strukturaussagen sind bei komplexen Systemen wie der

ribosomalen RNA und viralen RNA-Komplexen sehr hilfreich (z B

httprnachemrochesteredu) In Zellen vorkommende RNA ist in fuumlnf Klassen

eingeteilt die Boten-RNA (messenger RNA mRNA) die Transfer-RNA (tRNA) die

ribosomale RNA (rRNA) Ribozym (katalytische RNA) und regulierende RNAs

(Riboswiches siRNA microRNA)

Eine RNA Doppelhelix hat immer die Form einer A-DNA Ein Uumlbergang in die B-Form ist

aus sterischen Gruumlnden nicht moumlglich Einem Uumlbergang steht die 2acute-Hydroxylgruppe im

Wege Spezifische RNA-Sekundaumlr-struktur-Elemente werden bei nicht oder nur teilweise

komplementaumlren Regionen beobachtet (Holbrook 1998 Puglisi 1998) Es existieren

einfache Motive wie die Haarnadelschleife (hairpin loop) und interne Schleifen

ungepaarter Nukleotide (loops) Ein- und beidseitige Ausstuumllpungen (bulges) werden

von ungepaarten Strangabschnitten in einer Helix ausgebildet Zudem sind oft komplexe

Systeme wie zB Kreuzungen (junctions) zu beobachten Diese sind haumlufig in

biologischen RNA-Strukturen anzutreffen Ungepaarte RNA-Regionen dienen oft als

biologische Erkennungsmuster oder stabilisierende Elemente Dabei spielt die

Tertiaumlrstruktur der RNA eine wichtige Rolle Oft wird die korrekte dreidimensionale

Konformation erst durch die Anlagerung eines Proteins eines Mg2+

-Ions oauml induziert

Die korrekte Tertiaumlrstruktur einer RNA ermoumlglicht in vielen Faumlllen uumlberhaupt erst deren

biologische Aktivitaumlt

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 9

14 Duplex stabilisierende Wechselwirkungen

141 Wasserstoffbruumlcken

Das Donoratom in einer Wasserstoffbruumlcke ist in biologischen Systemen ein Sauerstoff-

oder ein Stickstoffatom mit kovalent gebundenem Wasserstoff Als Akzeptor tritt

ebenfalls ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom auf Wasserstoffbruumlcken sind staumlrker als

van-der-Waals-Bindungen aber viel schwaumlcher als kovalente Bindungen Entsprechend

ist auch die Laumlnge einer Wasserstoffbruumlcke zwischen der einer van-der-Waals- und der

einer kovalenten Bindung Eine wichtige Eigenschaft von Wasserstoffbruumlcken ist ihre

Richtungscharakteristik Die staumlrkste Bindung liegt vor wenn Donor- Akzeptor- und

Wasserstoffatom in einer Linie liegen Je weiter diese die Ideallinie verlassen und der

Bindungswinkel aufgeweitet wird desto schwaumlcher wird die entsprechende

Wasserstoffbindung (Stryer 1991)

N

NN

N

R

O

NH

H

H d

d

a

a

N

N

R

N

O

HHa

d

N

N

O

O

R

H

d

a

a

N

NN

N

R

NH H

d

a

R = Ribose2acute-Desoxyribose d = Wasserstoffbruumlckendonor a = Wasserstoffbruumlckenakzeptor

Abbildung 14 Wasserstoffbruumlckendonor und -akzeptor Verteilungsmuster in natuumlrlich

vorkommenden Nukleosiden

Wasserstoffbruumlckenbindungen innerhalb von Oligonukleotiden weisen eine Staumlrke von

ca 6-10 kJmol auf Der Abstand zwischen Donor und Akzeptor einer Wasserstoffbruumlcke

liegt zwischen 28 und 295 Aring Das Donor und Akzeptor Verteilungsmuster (Abbildung 4)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 10

der einzelnen Nukleobasen ist entscheidend fuumlr die Bildung der Watson-Crick

Basenpaare

Neben Watson-Crick Basenpaaren gibt es noch Hoogsteen Basenpaare (Hoogsteen

1959) Bei ihnen bilden sich die Wasserstoffbruumlcken zwischen der Watson-Crick Seite

eines Pyrimidins und der Watson-Crick abgewandten Seite (Hoogsteen Seite) eines

Purins Sie spielen in einer Doppelhelix allerdings keine Rolle Im Gegensatz dazu tritt

die sogenannte Wobble-Basenpaarung bei RNA vereinzelt auf Dabei werden die

bindenden Nukleobasen leicht gegeneinander verschoben so dass die Donor-

Akzeptorverteilung fuumlr die Bildung von Wasserstoffbruumlcken wieder passt Beispiele

hierfuumlr sind das Uridin-Guanosin und das Uridin-Inosin Wobble-Paar (Abbildung 15)

N

N

O

O

H

R

N

N

N

N

N H

H

R

A T U

N

N

N

NO

RH

N

N

R O

O

H

I

U

N

N

N

NO

RH

NH

H

N

N

R O

O

H

G

R = Ribose2acute-Desoxyribose

Hoogsteen Basenpaar Wobble Basenpaare

Abbildung 15 Hoogsteen und Wobble Basenpaare

142 Basenstapelungswechselwirkungen

Neben den Wasserstoffbruumlcken in den Basenpaaren werden Doppelhelices auch durch

π-π-Basenstapelungs-Wechselwirkungen stabilisiert (π-π- base stacking) Diese

entstehen zwischen benachbarten Nukleobasen eines Oligonukleotidstranges Die

Staumlrke der Wechselwirkung haumlngt von der Lage der planaren π-Systeme der

Nukleobasen ab π-π-Basenstapelungs-Wechselwirkungen zwischen Purinen sind dabei

immer staumlrker als zwischen Pyrimidinen

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 11

Hunter (Hunter 1993) hat vier prinzipielle energetische Beitraumlge fuumlr -

Wechselwirkungen zwischen DNA Basenpaaren identifiziert Diese sind

1 van der Waals Wechselwirkungen (variieren mit r-6)

2 Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen partiellen Atomladungen (atom-

atom variieren mit r-1)

3 Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen den Ladungsverteilungen

verbunden mit der -Elektronendichte unter und uumlber der Ebene der Nukleobase

(- variieren mit r-5)

4 Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen den Ladungsverteilungen

verbunden mit der -Elektronendichte und den partiellen Atomladungen (atom-

variieren mit r-4)

143 Solvatation und Salzeffekte

Auch die Solvatation spielt bei der Stabilitaumlt von Oligonukleotiden eine entscheidende

Rolle Der Grad der Hydratation bestimmt die Ausbildung zur A- oder B-Form-Helix In

Abhaumlngigkeit von der Salzkonzentration im waumlssrigen Medium werden auch

ausgebildete Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen stabilisiert (Edelhoch amp Osborne 1976)

Durch ihr polyanionisches Phosphatruumlckgrat sind Oligonucleotide gut wasserloumlslich Ihre

Polaritaumlt steigt durch Ausbildung der Doppelhelix-Struktur da hier die Phosphordiester

dem Solvens staumlrker exponiert sind Oligonukleotide koumlnnen daher gut mit Alkoholen

gefaumlllt werden

Experimente mit DNA haben ergeben dass die DNA Doppelhelix stark hydratisiert ist

und dass diese Hydratation nicht gleichmaumlszligig um die DNA vorliegt Die Hydratation

kann am besten durch ein zwei Schalen Modell von Wassermolekuumllen um die DNA

Doppelhelix beschrieben werden Die innere Schale besteht bei einer B-DNA aus 11-12

Wassermolekuumllen pro Nukleotid Dabei ist die Bindungsstaumlrke der Wassermolekuumlle zur

DNA sehr unterschiedlich Abbildung 16 zeigt welche Wassermolekuumlle am staumlrksten

und welche weniger stark sich an die DNA binden Die Wassermolekuumlle an den

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 12

Nukleobasen lassen sich am leichtesten entfernen gefolgt von denen am Zuckerring

und zuletzt die Wassermolekuumlle am Phosphat Entfernt man die Wassermolekuumlle um die

Nukleobasen so geht die Konformation der DNA von der B-Form in die A-Form uumlber

Die innere Schale von Wassermolekuumllen hat immer direkten Kontakt zur Nukleinsaumlure

und ist deshalb fuumlr Ionen nicht permeabel (Saenger 1984)

Abbildung 16 Bevorzugte Hydratationsstellen einer B-DNA (Falk et al 1963)

Die aumluszligere Schale von Wassermolekuumllen ist nicht zu unterscheiden vom Restwasser

Sie hat keinen direkten Kontakt zur Nukleinsaumlure und ist auch permeabel fuumlr Ionen

Die Oberflaumlchenverteilung einer ungefalteten DNA wurde mit einer DNA-Doppelhelix

verglichen Charakteristisch fuumlr die Doppelhelix ist dass die Phosphat-Sauerstoffe fuumlr

Wassermolekuumlle fast maximal frei zugaumlnglich sind waumlhrend die Nukleobasen zu ca

80 bedeckt sind Die Phosphatgruppe nimmt ca 45 der frei zugaumlnglichen Oberflaumlche

einer Doppelhelix ein Der Zucker dagegen nur ca 35 und die Nukleobasen ca 20

Die Polaritaumlt einer DNA nimmt zu wenn sie eine Doppelhelix ausbildet da die polaren

Phosphatgruppen in einer Doppelhelix staumlrker exponiert und damit fuumlr Wassermolekuumlle

besser zugaumlnglich sind als im ungepaarten Einzelstrang

Einkristall Untersuchungen an AT reichen Regionen einer B-DNA haben gezeigt dass

die kleine Furche mit einem Ruumlckgrat aus Wasserstoffbruumlcken bildenden

Wassermolekuumllen gefuumlllt ist In einer A-DNA dagegen sind Filamente aus

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 13

Wassermolekuumllen miteinander und mit den Phosphatgruppen in der groszligen Furche

verbunden (Blackburn amp Gait 1996)

15 Therapeutische Oligonukleotide

Waumlhrend DNA der Traumlger der genetischen Information ist ist RNA dagegen bei der

Ralisierung der genetischen Information beteiligt Die Umschrift der DNA-Information

von der statischen DNA auf die mobile m-RNA ist als Transkription bezeichnet Dadurch

wird die Information fuumlr die Zelle verfuumlgbar Diese messenger-RNA (mRNA Jacob

1961) tritt im Cytoplasma in die ribosomale Einheit ein und die Proteinbiosynthese wird

gestartet (Translation) Dabei codieren jeweils Sequenztripletts (Codons) fuumlr

bestimmte Aminosaumluren (Ochoa 1963 Nirenberg et al 1963 Khorana 1965) Dieses

Prinzip das mit wenigen Ausnahmen allen Zellen zugrunde liegt wird als zentrales

Dogma der Molekularbiologie bezeichnet (Abbildung 17) In seiner erweiterten Form

beruumlcksichtigt man auch die Replikation dh die Vervielfaumlltigung der DNA und die

Moumlglichkeit der reversen Transkription wie sie von Retroviren ausgeuumlbt wird Hierbei

wird die virale RNA in die Wirtszelle eingeschleust und deren Zellmaschinerie wird dazu

verwendet mittels einer reversen Transkriptase virale DNA zu synthetisieren um so die

Vermehrung des Virus zu sichern

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 14

Abbildung 17 Zentrales Dogma der Molekularbiologie

Die in Abbildung 17 skizzierten zellulaumlren Prozesse bieten ideale Angriffspunkte fuumlr

therapeutische Oligonukleotide Im Falle von Onkogenen viralen RNAs oder zB

krankhaften Mutationen im menschlichen Erbgut ist diese gezielte Inhibierung der

Genexpression von besonderem therapeutischem Interesse In den letzten Jahren hat

RNA nun auch eine zentrale Rolle bei Zellprozessen gezeigt Sie wird daher nicht nur

verstaumlrkt als wichtiges Kontrollelement und Mediator der Proteinbiosynthese angesehen

sondern auch als geeignetes Ziel um die Genexpression zu regulieren

151 Regulation der Genexpression

RNA-basierten Wirkstoffen wird das Potenzial zugeschrieben selektiver deshalb

wirkungsvoller und weniger toxisch als herkoumlmmliche Wirkstoffe zu sein Manche halten

es fuumlr moumlglich - Fortschritte in der RNAi-Therapie vorausgesetzt - dass in den naumlchsten

Jahrzehnten eine neue Klasse von Arzneimitteln entstehen koumlnnte Um diese

Anforderung zu erfuumlllen wurden eine Reihe von Modifikationsmoumlglichkeiten an

Oligonukleotiden untersucht

Als eine neue Substanzklasse an Arzneimitteln kann man therapeutische

Oligonukleotide bezeichnen (Hartmann 2003) Regulation der Genexpression ist auf der

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 15

Ebene der DNA der RNA als auch der Proteine moumlglich Bis zum heutigen Tag haben

sich mehrere Konzepte entwickelt 1 Antisense 2 Ribozyme 3 RNA-Interferenz

(RNAi) 4 Tripelhelices 5 Aptamere

Tripelhelix-Konzept Diese Methode ist auch als bdquoAnit-Gen-Konzeptldquo bekannt Mit der

Methode die Tripelhelix bildet greift man auf der Stufe der DNA in den zellulaumlren

Mechanismus ein Die Oligonukleotide blockieren bei dieser Methode DNA-Doppelhelix

im Zellkern durch Anlagerung und Bindung einer dreistraumlngigen Helix Die dreistraumlngige

Helix wird idealerweise an Promoterregionen der RNA-Polymerase oder an

Bindungsstellen fuumlr Transkriptionfaktoren angreifen so dass der Transkriptionsstart

direkt verhindert werden kann Die Hemmung kann dabei aus sterischen Gruumlnden

erfolgen oder durch eine Konformationsaumlnderung der Helix die durch die Anlagerung

des dritten Stranges induziert worden ist (Batey 1999 Engels 2004)

Antisense- und RNAi-Konzept Der Antisense-Ansatz richtet sich gegen die prauml-

mRNA oder die mRNA im Cytoplasma Hierbei erfolgt die Watson-Crick-abhaumlngige

Anlagerung eines synthetischen Oligonukleotids an den RNA-Einzelstrang Durch diese

Blockierung der mRNA wird zB die Anlagerung des Spliceosoms oder der Eintritt der

mRNA in die ribosomale Einheit verhindert (Zamecnik 1978 Stephenson 1978)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 16

Abbildung 18 Mechanismus der RNAi

Die RNAi legt Gene gezielt still Die 500-1500bp lange dsRNA in der Zelle wird durch

den sogenannten Dicer ein RNase III Enzym in 21-24nt RNA Duplexe mit einem

3acuteUumlberhang von 2nt geschnitten Diese siRNAs werden durch eine ATP-abhaumlngige

Kinase am 5acute Ende phospholyliert in den RISC (RNA induced silencing complex)

eingebaut und mittels einer Helicase entwunden Dieser Enzym Komplex lagert sich mit

dem siRNA-Einzelstrang an den komplementaumlren mRNA Sequenzabschnitt an und

blockiert somit die mRNA Die mRNA wird nun 10 Nukleotide vom 3rsquoEnde des siRNA-

Stranges durch die Nukleaseaktivitaumlt des RISC dem Slicer irreversibel gespalten

Aptamer-Konzept Das Aptamer-Konzept beruht auf der Inhibierung von Proteinen

durch Oligonukleotide Die eingesetzten RNA-Einzelstraumlnge bilden definierte

dreidimensionale Strukturen aus und binden hochspezifisch und mit groszliger Affinitaumlt an

ihre Zielstruktur Durch in vitro-Selektionstechniken (SELEX) koumlnnen hochaffine RNA-

Aptamere aus kombinatorischen Bibliotheken entwickelt werden (Tuerk 1990 Famulok

1999) Der SELEX-Prozess kann dabei auf beinahe beliebige Ziel-Strukturen angewandt

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 17

werden Aptamere sind nur schwach immunogen und durchdringen Zellmembranen

aufgrund ihrer geringeren Groumlszlige wesentlich besser als zB monoklonale Antikoumlrper

16 Universelle Basen

Nukleobasen-Analoga die nicht zwischen den natuumlrlichen Basen Adenin Guanin

Cytosin und Thymin bzw Uracil unterscheiden werden universelle Basen genannt Die

Eigenschaft als Mimetikum fuumlr alle vier natuumlrlichen Basen mit gleichen Effekten zu

fungieren induziert eine beliebige Position im Watson-Crick-Basenpaarungsschema

einnehmen zu koumlnnen welches wiederum mit noch wichtigeren Fragen wie zB der

Duplexstabilitaumlt oder der Moumlglichkeit der Replikation verbunden ist

Nach Loakes (Loakes et al 1997) sollte eine ideale universelle Base sollte folgende

Bedingungen erfuumlllen

Sie sollte mit den natuumlrlichen Nukleobasen einen Duplex bilden der als Start fuumlr eine

Polymerase dienen kann

Sie sollte bei der Replikation den Einbau aller vier natuumlrlichen Nukleobasen

gegenuumlber sich selbst durch eine Polymerase ohne Unterscheidung zulassen

Sie sollte als Triphosphat von einer Polymerase ohne Bevorzugung gegenuumlber allen

vier natuumlrlichen Nukleobasen eingebaut werden koumlnnen

Es ist bis zum heutigen Tage keine universelle Base gefunden werden die alle diese

Eigenschaften in sich vereinigt Alle bisher bekannten universellen Basen erfuumlllen immer

nur einen Teil der oben aufgefuumlhrten Eigenschaften

Eine Strategie zur Entwicklung einer idealen universellen Base beruht auf der

Verbesserung der Basenstapelungseigenschaften waumlhrend das charakteristische

Muster von Wasserstoffbruumlckendonor- und Akzeptorstellen der natuumlrlichen Nukleobasen

in den Hintergrund ruumlckt Das Resultat dieses Ansatzes ist eine Serie von

Verbindungen die alle von eher hydrophober Natur sind (Abbildung 9) Dies sind unter

anderem 3-Nitropyrrol 1 (Nichols et al 1994) 5-Nitroindol 2 (Loakes amp Brown 1995)

4-Nitrobenzimidazol 3 (Seela et al 1996) 24-Difluoro-5-Methylbenzen 4 (Schweizer at

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 18

al 1994) in der DNA und 24-Difluorobenzimidazol 5 und 24-Difluorobenzen 6 (Parsch

2002) in der RNA (Abbildung 8)

N

OHO

OH

OHO

OH

OHO

OH

NO2

N

NO2 N

N

OHO

OH

NO2

F

F

N

N

OHO

HO

F

F

OHO

HO

F

F

OH OH

1 2 3

4 5 6 Abbildung 9 Universelle Basen

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 19

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren

Fluor substituierte Analoga von natuumlrlich vorkommenden Nukleinsaumluren haben

antivirale antitumor und antimykotische Wirkung bewiesen Eine Anzahl potentieller

Wirkstoffe in welchen die Fluorsubstitution der Schluumlssel fuumlr ihre biologische Aktivitaumlt

ist wird intensiv untersucht Es konnte in vielen Untersuchungen gezeigt werden dass

die fluorierten Nukleinsaumlureanaloga in ihrer dreidimensionalen Struktur kaum von denen

der natuumlrlich vorkommenden Nukleinsaumluren abweichen Durch diese strukturelle

Aumlhnlichkeit binden die fluorierten Nukleinsaumluren sehr schnell an Enzyme fuumlr welche

natuumlrliche Nukleinsaumluren die Substrate bilden In diesen Komplexen wiederum spielt das

Fluor aufgrund seiner Polaritaumlt und starken Elektronegativitaumlt eine signifikante Rolle in

Bezug auf die biologische Aktivitaumlt (Bergstrom amp Swartling 1988) Das Fluoratom wird

als Mimetikum fuumlr Wasserstoff aufgrund seiner geringen Groumlszlige fuumlr Hydroxylgruppen

wegen seiner aumlhnlichen Polaritaumlt und fuumlr Carbonylsauerstoffe wegen aumlhnlicher Groumlszlige

und Polaritaumlt verwendet Fuumlr Sauerstoff wird auch die CF2-Gruppe als isosterer Ersatz

verwendet Sie wird hauptsaumlchlich als Analogon fuumlr Phosphatsauerstoffe verwendet

Auszligerdem sind Fluoratome in der Lage als Akzeptoren Wasserstoffbruumlcken zu bilden

(Pankiewicz 2000)

Besondere Eigenschaften von Fluor sind

hoche Elektronegativitaumlt

relativ kleine Groumlsse

sehr niedrige Polarisierbarkeit

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 20

drei nichtbindende Elektronenpaare

sehr gute Uumlberlappung zwischen F 2s und 2p Orbitalen mit dem dazugehoumlrige

Orbitalen der zweiten Periode des Periodensystems

Fluorierung einer Verbindung erhoumlht nicht immer die Lipophilie aber auf der andere

Seite das ist immer der Fall mit aromatischen Verbindungen Fluorierung erhoumlht auch

die Faumlhigkeit zu Wasserstoffbruumlckenbindung Theoretische Rechnungen fuumlr die

Bindungsenergie FhellipH variieren zwischen 2 und 32 kcal mol-1 die mit OhellipH

Wasserstoffbruumlcken verglichen werden koumlnnen

Fluornukleoside kann man in drei Gruppen aufteilen Zucker- Phosphat- und Basen-

modifizierte Nukleoside

21 Fluormodifikationen am Zucker

Fluoratome wurden an der Ribose Untereinheit von Nukleosiden an den Kohlenstoffen

von C2acute bis C5acuteeingefuumlhrt Die mit Abstand meisten Verbindungen tragen das Fluoratom

am C2acute Atom Fluoratome an C3acute und C5acute sind etwa gleich oft anzutreffen wogegen

Fluor an C4acute immer noch recht selten zu finden ist

211 C2acute-Fluornukleoside

2acute-Fluornukleosid Analoga sind aus zwei Gruumlnden von Interesse fuumlr die Wissenschaft

Dies ist zum einen die signifikante biologische Aktivitaumlt von Vertretern dieser

Molekuumllgruppe und zum anderen die Informationen die diese Molekuumlle uumlber die Rolle

der 2acute-OH Gruppe in Nukleinssaumlurestrukturen liefern

Der Effekt einer 2acute-Fluor-Substitution auf die Konformation der Ribose wurde intensiv

untersucht da diese auf der Stufe der Oligonukleotide fuumlr die Bindung an Enzyme und

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 21

die biologische Aktivitaumlt von fundamentaler Wichtigkeit ist Roumlntgenstrukturanalysen von

Nukleinsaumluren zeigen dass es zwei Vorzugskonformationen fuumlr die Ribose gibt Dies

sind die C2acute-endo Form wie sie in der B-DNA vorliegt und die C3acute-endo Form wie sie in

der A-DNA vorliegt Ein Uumlbergang zwischen diesen beiden Zucker-Konformationen kann

uumlber den Weg einer Pseudorotation welche durch den gesamten Ring wandert

geschehen Die beiden Energieminima dieser Pseudorotation entsprechen der C2acute-endo

und der C3acute-endo Form Ein Uumlbergang dieser beiden Konformationen verlaumluft bei

Nukleosiden im Nanosekunden Bereich NMR Untersuchungen haben gezeigt dass die

Konformation mehr von der Elektronegativitaumlt der Substituenten als von deren Groumlszlige

oder Faumlhigkeit Wasserstoffbruumlcken bilden zu koumlnnen abhaumlngt (Ikehara 1984 Uesugi et

al 1983 Cheng et al 1983)

Die bedeutendsten Vertreter der Gruppe der 2acute-Fluornukleoside sind 2acute-Fluor

modifizierte Thymidine und Cytidine 2acute-Fluoro-5-iodo-1--D-arabinofuranosylcytosin

(FIAC 7) und 2acute-Fluoro-5-iodo-1--D-arabinofuranosyluracil (FIAU 8) (Abbildung 21)

sind potente und selektive Inhibitoren des Herpes Simplex Virus Typ 1 und Typ 2 des

Varizella-Zoster-Virus und des Cytomegalie-Virus (Watanabe et al 1983 Watanabe et

al 1984) Sie wirken dabei uumlber ihre 5acute-Triphosphate die als Substrate fuumlr den Einbau

in die Virus DNA mittels viraler DNA Polymerasen dienen (Herada et al 1987)

OHO

OH

N

N

NH2

O

I

FO

HO

F

N

N

NH2

O

I

F

FIAC 7 FIAU 8 Abbildung 21 Antivirale 2acute-Fluornukleoside

2acute3acute-Didesoxypurinnukleoside besitzen eine starke anti-HIV Aktivitaumlt Das

entsprechende Inosin Analogon (ddI) ist bereits in der klinischen Testphase Die

Stabilitaumlt gegenuumlber Saumlure ist allerdings gering wodurch eine orale Applikation

erschwert wird Das entsprechende 2acute-fluorierte Analogon weist dagegen eine

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 22

unbegrenzte Saumlurestabilitaumlt unter den Bedingungen auf bei denen ddI und ddA binnen

Minuten zersetzt werden Die anti-HIV Aktivitaumlt der in 2acute-Arabinostellung fluorierten ddI

und ddA ist den nicht fluorierten Didesoxypurinnukleosiden dagegen vergleichbar

(Pankiewicz 2000)

212 C3acute-Fluornukleoside

Die 3acute-Fluor Substitution hat einen aumlhnlichen Effekt auf die 3acute-Position der Ribose wie

die 2acute-Fluor Substitution auf die 2acute-Position NMR Untersuchungen zeigen dass 2acute-

Fluor-2- desoxyuridin zu 78 in der C2acute-endo Form vorliegt waumlhrend 3acute-Fluor-2acute3acute-

didesoxyuridin zu 88 in der C3acute-endo Form vorliegt (Joecks et al 1983)

Der bekannteste Vertreter der Gruppe der 3acute-Fluornukleoside ist 3acute-Fluor-2acute3acute-

didesoxythymidin(FLT) 1988 wurde entdeckt dass FLT eine starke Wirksamkeit gegen

HIV aufweist Nach genauerer Untersuchung stellte sich heraus dass die Wirksamkeit

von FLT gegen HIV sogar groumlszliger ist als die von AZT (Balzarini et al 1988)

213 C4acute-Fluornukleoside

Auf dem Gebiet der C4acute Fluornukleoside wurden ungeachtet der Tatsache dass es

auch natuumlrliche Vertreter dieser Gruppe gibt wie das Antibiotikum Nucleocidin 9 erst

wenige Untersuchungen durchgefuumlhrt Nucleocidin (Abildung 22) wurde 1957 isoliert

und 1976 von Moffat zum ersten Mal synthetisch hergestellt (Jenkins et al 1976)

OO

HO OH

N

NN

N

NH2

S

O

O

H2N

F

Nucleocidin 9

Abbildung 22 Antibiotikum mit C4acute-Fluoratom

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 23

214 C5acute-Fluornukleoside

Es wurden verschiedene C5acute Fluornukleoside synthetisiert um die Moumlglichkeit der

Phosphorylierung zu den entsprechenden Mono- Di- und Triphosphaten in Zellen zu

verhindern Es wurde untersucht ob diese Nukleoside ein Wirkungsspektrum besitzen

das nicht auf der Umwandlung in die entsprechenden Nukleotide beruht

Synthetisch anspruchsvoll war der Ersatz der 5acute-Hydroxylgruppe durch eine CF2-

Gruppe um Difluormethylenphosphat Nukleotide darzustellen (Abbildung 23)

Durch den Einbau der Difluormethylengruppe 10 entstand eine -CH2-CF2-P-

Verknuumlpfung welche ein gutes Mimetikum fuumlr die natuumlrliche -CH2-O-P- Verknuumlpfung ist

Zu dem Einsatz der CF2-Gruppe hat die Uumlberlegung gefuumlhrt dass die CF2-P Bindung

unter natuumlrlichen Bedingungen nicht mehr hydrolisierbar ist Oligonukleotide mit diesen

Molekuumllen wurden synthetisiert und werden untersucht

O

HO OH

PO

PO

PHO

F

F

N

NN

N

NH2

OOO

OH OH OH

10

Abb 23 5acute-Desoxy-5acute-difluormethyl-adenosin-triphosphat

22 Fluormodifikationen an der Phosphatgruppe

Eine Phosphatgruppe kann modifiziert werden durch das Ersezen eine Hydroxylgruppe

mit Fluoratom und so wurde ein Fluorphosphonat erhalten Die zweite Moumlglichkeit ist

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 24

Ersetzen einer Hydroxylgruppe durch eine CF2 oder CHF Gruppe und so wird ein

Fluoralkylphosphonat erhalten

Bei Fluorphosphonaten durch das Ersetzen einer Hydroxylgruppe mit Fluoratom traumlgt

das resultierende Nukleotid bei physiologischem pH nur noch eine negative Ladung

Daraus ergibt sich die Moumlglichkeit den Einfluss der Ladungen auf die Enzym-Substrat

Bindung zu untersuchen Durch seine hohe Elektronegativitaumlt hat ein Fluoratom einen

weiteren wichtigen Einfluss auf die Phosphatgruppe Der pKa wird durch die Fluorierung

stark erniedrigt Dies hat zur Folge dass zB Mg2+-Ionen nur noch schwach an die

Phosphatgruppe binden (Vogler amp Bridger 1982)

Es hat sich gezeigt das eine CH2-Gruppe zwar der beste sterische Ersatz eines

Sauerstoff-Atoms in Phosphonaten ist dass die elektronische Aumlhnlichkeit durch die

geringe Elektronegativitaumlt des Kohlenstoffs verglichen mit Sauerstoff aber doch sehr

unterschiedlich ist Blackburn hat gezeigt dass Fluoralkylphosphonate bessere Analoga

als Methylenphosphonate sind da sie sowohl sterisch als auch elektronisch einem

Sauerstoff-Atom in biologischen Phosphaten sehr nahe kommen (Blackburn 1981)

OO

HO OH

PO

PC

PHO

N

NN

N

NH2

OOO

HOHO OH

F

F

pCF2ppA 11

Abbildung 24 Difluormethylenadenosin-Triphosphat

Untersuchungen mit szlig γ-Difluormethylen-Triphosphaten haben gezeigt dass diese

Verbindungen biologisch wirksamer sind als die entsprechenden szligγ -Methylen-

Triphosphate aber weniger wirksam als natuumlrliche Phosphate Versuche mit pCF2ppA

(Abbildung 24) haben gezeigt dass pCF2ppA ein guter Inhibitor fuumlr

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 25

Kaninchenmuskelpyruvatkinase und ein gutes Substrat fuumlr Rinderherzadenylatkinase ist

(Blackburn et al 1986)

23 Fluormodifikationen an der Nukleobase

Es gibt drei verschiedene Gruppen von fluormodifizierten Nukleobasen Dies sind

modifizierte Pyrimidine modifizierte Purine und fluormodifizierte Nukleobasen deren

molekulare Struktur weder auf der der Pyrimidine noch auf der der Purine beruht

231 Fluormodifizierte Pyrimidine

Fluor substituierte Pyrimidin Nukleoside wie zB 5-Fluor-2acute-desoxyuridin (FdU 12) oder

5-Trifluormethyl-2acute-desoxyuridin (F3CdU 13) sind als therapeutische Reagenzien

bewaumlhrt (Abb 25) Gegenwaumlrtige Studien befassen sich hauptsaumlchlich mit deren

Pharmakokinetik und dem Einfluss des Fluoratoms auf die Struktur-Wirkungs-Beziehung

und weniger mit neuen synthetischen Methoden

O

OH

HO

NH

N

O

O

F

O

OH

HO

NH

N

O

O

F3C

FdU 12 F3CdU 13

Abbildung 25 Fluormodifizierte Pyrimidin-Nukleobasen

In den letzten Jahren sind Verbindungen mit laumlngeren Seitenketten als Methylgruppen

an C-5 verstaumlrkt in den Mittelpunkt des Interesses geruumlckt da Untersuchungen zu dem

Ergebnis gefuumlhrt haben dass solche Verbindungen eine groumlszligere Aktivitaumlt gegen Herpes

Viren aufweisen Wichtig dabei ist dass diese Verbindungen eine houmlhere Selektivitaumlt

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 26

gegenuumlber der Inhibierung der Herpes Virus Replikation zeigen als die klassischen

Antiherpes Wirkstoffe wie zB 5-Iod-2acute-desoxyuridin oder 5-(Trifluormethyl)-2acute-

desoxyuridin (F3CdU 13) Die Moumlglichkeiten zu C-5 Modifizierungen von Nukleosiden

sind sehr groszlig und viele Verbindungen wurden und werden synthetisiert um den

Zusammenhang zwischen Struktur und antiviraler Aktivitaumlt zu klaumlren Die

Untersuchungen haben aber auch gezeigt dass es nicht die Fluorsubstitution per se ist

die fuumlr die Aktivitaumlt und Selektivitaumlt verantwortlich ist F3CdU 13 weist zB eine relativ

hohe Aktivitaumlt gegenuumlber Herpes Simplex Virus Typ 2 auf Die Einfuumlhrung einzelner

Fluoratome in die Seitenkette erhoumlht die antivirale Aktivitaumlt der Nukleinsaumlure Analoga

Es ist deshalb umso uumlberraschender dass Nukleinsaumluren mit voll fluorierten

Seitenketten ihre antivirale Aktivitaumlt vollstaumlndig verlieren

232 Fluormodifizierte Purine

Nur wenige Beispile sind zu finden welche Purine als antivirale Wirkstoffe untersucht

haben Diese sind schon in den spaumlten sechzigern bzw fruumlhen siebziger Jahre

synthetisiert worden Die sind 2-Fluoradenosin (2FA 14) und 6-Fluornebularin (6FN 15)

(Abbildung 26)

O

HO

HOO

HO

HO

2FA 14 6FN 15

OH OH

N

NN

N

NH2

N

NN

N

F

F

Abb 26 Fluormodifizierte Purin-Nukleobasen

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 27

Durchgefuumlhrte Untersuchungen haben keine antivirale Aktivitaumlt gezeigt

24 Fluormodifikationen an RNA-Oligonukleotiden

Um den Einfluss der aromatischen Fluorsubstituenten auf die Stabilitaumlt von RNA-

Duplexen zu untersuchen wurden die fluoriertrn Basenanaloga in RNA eingebaut Bei

den 24-Difluorobenzen 16 und 46-Difluorobenzimidazol 17 (Abbildung 27) handelt es

sich um universelle Basen die bei der Basenpaarung nicht zwischen den vier

natuumlrlichen Nukleosiden unterscheiden Bei beiden Nukleosiden konnten durch die

Kristallstrukturanalysen C-FhellipH Wasserstoffbruumlcken nachgewiesen werden (Parsch

2002)

OHO

HO

F

F

OHO

HO

F

F

N

N

OH OH

16 17

Abbildung27 Fluormodifizierte Basenanaloga

Die thermodynamischen Untersuchungen legten die Grundlage fuumlr die Entwicklung von

chemisch modifizierten Hammerhead-Ribozymen die in der Lage sind Punktmutationen

zu tolerieren Aus den kinetischen Analysen konnte nachgewiesen werden dass das

Ribozym welches mit dem 2acute-Aminoethyl substituierten 24-Difluorobenzimidazol

modifiziert ist in der Lage ist Punktmutationen zu tolerieren Es weist bei Watson-Crick

bdquomismatchldquo-Basenpaaren im Vergleich zum natuumlrlichen Ribozym eine um Faktor 13

erhoumlhte katalytische Aktivitaumlt auf (Kloumlpfer 2004)

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 28

OHO

HO

F

OHO

HO

F

N

N

OHO

HO

N

N

OHO

HO

F

N

N

F

OH OH OH

OH

F

18

21 22 23

OHO

HO

F

F

OH

19

OHO

HO

F

F

OH

F

20

F

Abbildung 28 Fluormodifizierte Basenanaloga

Die weiteren stabilisierenden Effekte von Fluor auf die RNA-Duplexe wurden durch die

Messungen von thermodynamischen Parametern zwischen zwei fluorierten

Basenanaloga durchgefuumlhrt

Die RNA-Duplexe wurden zwischen allen moumlgliche Kombinationen gebildet Beim

Vergleich von nicht-natuumlrlichen Basepaaren sind die stabilsten Basenpaare mit 235-

Trifluorobenzen 18 Die stabilsten Basenpaare zwischen Benzol- und Benzimidazol-

Modifikationen sind zwischen 24-Difluorobenzen 19 und 245-Trifluorobenzol 20 auf

der einen Seite und 4-Fluorobenzimidazol 21 5-Fluorobenzimidazol 22 und 6-

Fluorobenzimidazol 23 (Abbildung 28) Im Vergleich mit nichtfluorierten Basen zeigen

die fluorierte Basenanaloga geringere Destabilisierung Da sich diese Basenpaare von

dem Benzol und Benzimidazol nur durch die Fluoratome unterscheiden muss die

Stabilisierung der RNA-Duplexe durch Wechselwirkungen des Fluors zustande kommen

(Živković 2005)

3 Aufgabenstellung 29

3 Aufgabenstellung

Das Ziel dieser Arbeit war die Synthese neuartiger artifizieller Basenanaloga Fluorierte

Benzimidazole haben sich als universelle Basen gezeigt (Parsch 2002) Im Vergleich zu

Benzimidazole unterscheiden sich die Indole durch ein Stickstoffatom in Fuumlnfring-

System Dadurch werden die Elektronenverteilung und die Elektronendichte veraumlndert

Ausgewaumlhlte Indol-Bausteine befinden sich in Abbildung 31

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

Abbildung 31 Zu synthetisierende Fluorindol-Nukleoside

3 Aufgabenstellung 30

Um die Effekte auf die RNA-Stabilitaumlt zu untersuchen sollten die

Phosphoramiditbausteine synthetisiert werden Nach erfolgter Synthese der Nukleosid-

Analoga sollten diese in ihre Phosphoramiditbausteine uumlberfuumlhrt und in 12mer RNA-

Straumlnge mittels automatisierter Festphasensynthese eingebaut werden Diese

Oligonukleotide sollten nach erfolgter Aufreinigung und Charakterisierung mittels UV-

und CD-Spektroskopie untersucht werden Dazu sollten RNA Duplexe gebildet und der

Einfluss der synthetisierten Bausteine durch Paarung mit natuumlrlichen Nukleotiden auf die

Stabilitaumlt der Duplexe bestimmt werden Es sollte ermittelt werden ob die fluorierten

Bausteine Wasserstoffbruumlcken bilden koumlnnen und wie groszlig ihre Basenstapelungs- und

Solvatationsbeitraumlge fuumlr die Stabilitaumlt des RNA-Duplex sind Hierzu sollten die

thermodynamischen Daten aus den UV-spektroskopischen Untersuchungen ermittelt

werden Mit Hilfe von CD-Messungen sollte der Einfluss der modifizierten Bausteine auf

die Struktur der RNA-Doppelhelix untersucht werden

Um ein klares Bild zu bekommen wie die Elektronendichte bzw Basenstapelung die

RNA-Stabilitaumlt beeinflusst sollten auch 7-N-Purin Nukleosid als 46-Difluorbenzimidazol

und 9-Deazapurin als 46-Difluorindol Analoga synthetisiert werden (Abbildung 32)

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abbildung 32 Zu synthetisierende 7-N-Purin und 9-Deazapurin-Nukleoside

Soweit moumlglich sollten die modifizierten Bausteine kristallisiert werden um die

Bedeutung der Fluoratome und Basenorientierung auf die Struktur der Nukleoside und

auf die Kristallpackung zu untersuchen

4 Chemische Synthesen 31

4 Chemische Synthesen

Ziel der vorliegenden Doktorarbeit war die Entwicklung und Synthese artifizieller

universeller Nukleobasen die RNA-Duplexe nicht destabilisieren Die Stabilitaumlt von

RNA-Duplexen wurde durch die Bestimmung der thermodynamischen Parameter

untersucht Die gesuchten Molekuumlle sollten zugleich in ihrer Struktur moumlglichst aumlhnlich

zu den natuumlrlichen Nukleosiden sein um die Struktur der resultierenden RNA so wenig

wie moumlglich zu veraumlndern Dabei hat sich Fluor als das beste Mitetikum fuumlr Sauerstoff

erwiesen da es sowohl in der Groumlszlige als auch in der Polaritaumlt dem Sauerstoff am

naumlhesten kommt (Pankiewicz 2000) Diese Voraussetzungen schraumlnkten die Auswahl

fuumlr die gesuchten Molekuumlle stark ein Basierend auf den Ergebnissen unserer

Arbeitsgruppe sollte die Gruppe von fluorierten Indole untersucht werden wobei es sich

bei den fluorierten Nukleosiden um universelle Basen handelt Als genereller Zugang zu

den Indolen dienen die geeignet substituierten Fluorbenzole Ein weiterer bedeutender

Grund fuumlr die Untersuchung war dass Indol als Strukturfragment in vielen Naturstoffen

vorkommt (Abbildung 41)

Alkaloide ( fast alle haben therapeutische Wirkung )

Hormone ( Melatonin )

Farbstoffe ( Indigo Purpur )

Aminosaumlure ( Tryptophan )

4 Chemische Synthesen 32

H2N

CH2

HN

COOH

H

Trp

NH

OHN

O

Indigo

Abbildung 41 Bekannte Naturstoffe mit Indol Strukturfragmente

Die fluorierten Indole wurden so ausgewaumlhlt dass das Fluoratom dieselbe Position wie

bei Fluorbenzimidazolen hat Damit bekommt man ein klares Bild welche Aumlnderungen

wegfallendes Stickstoffatom im Fuumlnfring-System auf die RNA Stabilitaumlt bringt In

Abbildung 42 befinden sich synthetisierte Indol-Nukleoside

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

Abb42 Fluorindol-Nukleoside

46-Difluorindol-Nukleosid wurde als Analogon zu 46-Difluorbenzimidazol synthetisiert

Beim Vergleich der beiden Nukleoside wurde ersichtlich dass das Indol-Nukleosid eine

bessere universale Base ist Diese Ergebnisse haben hier neue

4 Chemische Synthesen 33

Forschungsperspektiven eroumlffnet Ausgehend davon wurden die Methoden aus dem

Bereich der strukturellen Bioinformatik Molekuumlldynamiksimulationen und freie Energie-

Rechnungen verwendet um noch weniger RNA-Duplex destabilisierende Nukleoside zu

finden Es wurden noch zwei Nukleoside so ausgesucht 7-N-Purin-Nukleosid als

Analoga zu 46-Difluorbenzimidazol und 9-Deaza-Purin als Analoga zu 46-Difluorindol

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abb43Modifizierte Basenanaloga

41 Darstellung ausgewaumlhlter artifizieller Basen

411 Darstellung der Fluorindole

Zur Synthese des Fluorindol-Nukleosiden muumlssen zunaumlchst Fluorindole (nicht komerziell

erhaumlltlich) hergestellt werden (Nichols 2000)

Ausgehend vom kaumluflichen Fluorbenzaldehyd wurden im ersten Reaktionsschritt eine 2-

Azido-propenoat Gruppe uumlber den Aldehyd eingefuumlhrt Die Optimierung der Reaktion

erfolgte durch eine verlaumlngerte Reaktionszeit sowie eine erhoumlhte Reaktionstemperatur

Zur Synthese dieser Zwischenprodukte wurde die basische Loumlsung auf -20degC abgekuumlhlt

Nach Zugabe des Aldehydes wurde zunaumlchst bei -20degC und anschlieszligend bei +4degC

geruumlhrt Dadurch wurde die Ausbeute im Vergleich zu allgemein uumlblichen Ergebnissen

der Literatur verdoppelt Die entstandenen Zwischenprodukte wurden nur durch

4 Chemische Synthesen 34

Extraktion gereinigt und direkt weiter eingesetzt Die Zyklisierung erfolgt unter Ruumlckfluss

in Xylen Nach vier Stunden Reaktionszeit wurden die Produkte 24 25 und 26 erhalten

Nach der quantitativen Verseifung mit NaOH wird die Carboxylgruppe durch

Decarboxylierung mit Cudeg als Katalysator in NMP entfernt Nach der Aufreinigung

wurden die fluorierten Indole 27 28 und 29 isoliert (Abbildung 44)

H

O

NH

1 NaOHaq25h

NHC

Cudeg NMP

NH

240degC 6-8h

N3CH2C(O)Me NaOMeMeOH

-20degC (2h) 4degC 12h

R1

R1R1 R1

R2

R2R2 R2

O

OH

C

O

OMe

R1=F R2= H

R1= H R2=FR1R2=F

OCH3

N3

OR1

R2

Xylen

reflux 4-6h

24 R1=F R2= H 67

25 R1= H R2=F 8026 R1R2=F 73

27 R1=F R2= H 5828 R1= H R2=F 81

29 R1R2=F 50

2 HCl

81 R1=F R2= H 99 R1= H R2=F

109 R1R2=F quantitativ

Abb44 Darstellung von Fluorindole 27 28 29

412 Darstellung von 9-N-Deazapurin

Zur Synthese der 9-N-Deazapurin wurde znaumlchst 3H 5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

als basisches Ringsystem synthetisiert (Furneaux 1999) Die Reaktion verlaumluft in zwei

Stufen ohne Aufreinigung Ausgehend von kaumluflichem Isoxazol wurde unter 30minutiger

Reaktion in basischen Bedingungen erst der Isoxazolring geoumlffnet und danach die Base

neutralisiert Ein so gebildetes Zwischenprodukt wurde unter Anionangriff von Diethyl-

aminomalonat unter basischen Bedingungen zyklisiert zu 3-Amino-2-

ethoxycarbonylpyrrol 30 Im naumlchsten Schritt wurde das 3H 5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-

4-on 31 unter Reflux mit Formamidin-acetat als ein Praumlzipitat bekommen Das Produkt

ist ohne Aufreinigung analytisch sauber Die Verbindung 6-Chloro-9-deaza-purin 32

4 Chemische Synthesen 35

wurde aromatisiert durch die Chlorierung Die Reaktion erfolgte mit POCl3 als Reagenz

und auch als Loumlsungsmittel wegen schlechter Loumlslichkeit des Edukts Nach weiteren

drei Stunden Reflux konnte das Produkt 32 als weiszliger Feststoff in 85iger Ausbeute

erhalten werden Das gewuumlnschte Produkt 9-Deazapurin 33 konnte in 76iger

Ausbeute mittels katalytischer Hydrierung erhalten werden (Abbildung 45)

NO EtONaEtOH OEtEtO

OO

NH2

48+72 Std RT

HNEtOO

H2N

H2NCH=NH AcOH

EtOH 16h reflux

HN

N

HN

O

31 46

NO

EtONaEtOHCN

O

HN

N

HN

O

30 min 0-8degC

EtO OEt

O O

NH2

CN

HNHO COOEt

COOEt

-H2O

C

HN COOEt

COOEt

N

HN

NH2

HN CHNH2OEt

O

HN

N

HN

O

POCl3

Reflux 3 Std

N

N

HN

Cl

H2 PdC

10 Std

N

N

HN

30

32 85 33 7631

Abb 45 Darstellung von 9-N-Deazapurin mit mechanistischer Darstellung

42 Glycosylierung Reaktionen

Die Methode zur direkten Glycosylierung der Indolen ist noch nicht bekannt mit

Ausnahme wenn Indol in Position 2 eine aktivierende Gruppe hat Es gibt mehrere

Moumlglichkeiten ein Indol-ribonukleosid zu synthetisieren enzymatisch (Abbildung 46 III)

oder uumlber Indolin (Abbildung 46IV) Die beiden Methoden haben sehr schlechte

4 Chemische Synthesen 36

Ausbeuten Die Methode uumlber Desoxy-nukleosid hat mehrere Syntheseschritte mit

hohen Ausbeuten (Abbildung 46 II)

Abbildung 46 Die Moumlgliche Synthesewege Indol-Ribo-Nukleosid

Erste Methodeauswahl war die direkte Glycosylierung mit geeignet geschuumltzter Ribose

(Abbildung 47) Die Methode war nicht erfolgreich und die Optimierung durch

veraumlnderte Basen und Reaktionszeiten lieferte das gewuumlnschte Produkt in maximaler

Ausbeute von 4 Aufgrund mehrerer entstandener Nebenprodukte von denen nur die

Gewuumlnschte vollstaumlndige Analytik hat war die Trennung erschwert Alle Reaktionen

befinden sich in Abbildung 47 mit tabellarisch vorgestellten Bedingungen der

Reaktionen

INDOL-RIBONUKLEOSID

I Indol+Ribose II Indol + Desoxyribose

III Transfer Glycosilierung

IV Indolin+ Ribose

Mehrere Synhteseschritte

Schlechte Ausbeute Schlechte Ausbeute

4 Chemische Synthesen 37

Abbildung 47 Versuchte Glycosilierungsreaktionen

Die Desoxy-Glycosylierung mit einer geeignet geschuumlzten α-Cl-Desoxyribose liefert das

gewuumlnschte Nukleosid in hohen Ausbeuten Aufgrund des Anionangriffs und einer

kurzen Reaktionszeit liefert die Glycosylierungsreaktion nur reine szlig-Nukleoside

421 Darstellung von 35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid

Zur Synthese der Indol-Nukleoside und des 9-N-Purin-Nukleosids muss zunaumlchst 35-

Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid (Rolland at al 1997) synthetisiert

werden (Abbildung 48) Die Synthese verlaumluft in drei Syntheseschritten ohne

Aufreinigung Als Ausgangsprodukt dient 2-Desoxy-D-Ribose Die Methylierung am

anomeren Zentrum erfolgt unter Saumlurekatalyse mit 1-iger methanolischer HCl-Loumlsung

4 Chemische Synthesen 38

Die kurze Reaktionszeit gewaumlhrleistet dass nur die reaktivste Hydroxygruppe methyliert

wird 34 nicht jedoch die 3 und 5-Position Nach Neutralisation mit NaHCO3 koumlnnen die

Toluoylschutzgruppen eingefuumlhrt werden 35 Diese sind sowohl unter den Bedingungen

der Glycosilierung als auch im sauren Medium der anschlieszligenden Chlorierung stabil

Der wichtigste Punkt dieser Reaktion ist die Chlorierung in einem Temperaturbereich

von bis 25degC faumlllt das gewuumlnschte α-Isomer in konzentrierter Essigsaumlureloumlsung aus

Dieser Reaktionsschritt bestimmt die Reinheit des Produktes Die entstandene α-Chloro-

furanose 36 isomerisiert in saurer Loumlsung Deswegen muss die Reaktion

schnellstmoumlglich beendet und aufgearbeitet werden Maximale HCl Konzentration wird

mit einer Mischung aus Essigsaumlure Wasser und Acetylchlorid erreicht Durch die

Aufarbeitung muss der Rest der Essigsaumlure komplett entfernt werden sonst ist die

Hydrolyse und Isomerisierung bei der Lagerung moumlglich Die erreichten Ausbeuten mit

dieser Reaktionsfuumlhrung variieren zwischen 60 und 70 Das so erhaltene Produkt

enthaumllt weniger als 01 des szlig-Isomeres

OHO

OH

OHAcClMeOH

25 Min RTO

HO

OH

OCH3

p-Me-C6H4-COClPy

RT12 Std

ORO

OR

OCH3

R=p-Me-C6H4-C(O)-

AcClCH3COOHH2O

15 Min

ORO

ORCl

34

35 36 60-70

Abbildung 48 Darstellung von 35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid

421a Die Glycosilierungs-Reaktion von Indole und 9-Deazapurin

Die Synthese des Indol Ribonukleosides und 9-N-Deazapurins besteht aus mehrstufigen

Prozessen Durch Deprotonierung der Nukleo-Base mit Natriumhydrid unter 10

4 Chemische Synthesen 39

minutigen Ruumlhren wird das Anion gebildet Die Glycosylierungsreaktion laumluft sehr

schnell ( 20 bis 30 min ) unter einem Anionangriff Dadurch werden nur reine szlig-

Nukleoside (37) in fast quantitativen Ausbeuten geliefert Die Reaktion findet in der

konzentrierten Loumlsung statt Die Ausbeuten Glycosilierungsreaktionen fuumlr Indole liegen

zwischen 90 und 99 Aufgrund der schlechten Loumlslichkeit des 9-Deazapurin liefert

die Reaktion in dies Fall eine Ausbeute von weniger als 90 Eine Verlaumlngerung der

Reaktionszeit verbessert die Ausbeute nicht weil der α-Cl-zucker isomerisiert wurde

und dadurch auf DC ein zweites Isomer beobachtet werden konnte Nach der

Glycosilierung werden die Toluoylschutzruppen unter basischen Bedingungen

abgespalten (38) Die Reaktion erfolgt mit katalytischer Menge der Bases bei

Raumtemperatur

N

F

F

H

MeCN 10 Min

NaH

N

F

F

OOTol

OTolCl

+20 Min

N

F

F

OTolO

OTol 37 99

MeONaMeOH

RT 2h

N

F

F

OHO

OH 38 98

OsO4 NMO

RT 20Std

N

F

F

OHO

HO OH

TBDPSCl

Pyridin RT 24 Std

N

F

F

OTBDPSO

OH 39 88

N

F

F

OTBDPSO

OMs

MsCl

PyCH2Cl2 4 Std

40 99

N

F

F

OHO

Bu4NF THF

50degC 2 Std

41 99 42 68

Abbildung 49 Synthese von 1acute-Desoxy-1acute-(46-difluorindolyl)-szlig-D-ribofuranose 42 mit mechanistischer Darstellung der Glycosilierungsreaktion

4 Chemische Synthesen 40

Durch die Reaktionsfuumlhrung bedingt koumlnnen keine α-Nukleoside entstehen Dazu

wurden ROESY-NMR Spektren aufgenommen Zur Bestaumltigung der szlig-Nukleoside wurde

die raumlumliche Naumlhe zwischen dem Proton an C1acute und dem Proton an C4acute identifiziert Im

Fall des α-Nukleosides sollten somit keine ROE-Signale zwischen diesen Protonen zu

messen sein Abbildung 410 zeigt einen Ausschnitt aus den ROESY-NMR Spektren

von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol

N

OHO

OHHH

ROE

OHO

OHH

N

F

H

F

Abbildung 410 Ausschnitt eines 400 MHz ROESY-NMR-Spektrums von1-(2acute-

desoxy-β-D-erythro- pentofuranosyl)-7-fluorindol

Die selektive Schuumltzung der 5acute-Hydroxigruppe erfolgt mit TBDPSCl in hohen Ausbeuten

(39) Die Mesylierung der 3acute-Hydroxigruppe liefert das komplett geschuumltzte Nukleosid

(40) in quantitativer Ausbeute Mittels tetra-Butylamoniumfluorid erfolgt die Entschuumltzung

4 Chemische Synthesen 41

von 5acute- und Eliminierung der 3acute-Gruppe in einem Reaktionsschritt (Abbildung 49 41)

Mit Osmiumtetroxyd als Katalysator wird die Doppelbindung in Anwesenheit von N-

Methylmorpholin-4-oxid und Wasser- dixydroxyliert (42) Die Mechanistische

Darstellung der Dihydroxylierungsreaktion befindet sich in Abbildung 411 Die

Gesamtausbeute der erhaltenen Nukleoside variiert zwischen 45 und 70

RR

OH

OH

H2O

OsO

O

O

O

R

R

O

O

Os

O

O

NMO

NMM

R

R

O

O

Os

O

O

R

R

O

O

Os

R

R

O

O O

R

RO

Os

R

R

O

O

OH

O

OH

H2O

RR

OH

OH

H2O

RR

R

RO

Os

R

R OO

O

2-

411 Mechanistischer Darstellung der Dihydroxilierungsreaktion mit OsO4

Alle synthetisierten Nukleoside wurden auch als Ribonukleoside durch

Kristallstrukturanalyse nachgewiesen Die Kristallstruktur des 6-Fluoroindol-Nukleosids

befindet sich in Abbildung 412

4 Chemische Synthesen 42

Abbildung 412 Kristallstruktur von 6-Fluoroindol-Nukleosid

421b Glycosilierung von 7-N-Purin

Die Glycosilierungsreaktion zum Nukleosid wurde nach der Methode von H Vorbruumlggen

durchgefuumlhrt (Vorbruumlggen 1981a) Diese fuumlr Purine und Benzimidazole geeignete

Nukleosidsynthese liefert unter Friedel-Krafts-Katalyse szlig-N1-verknuumlpfte Nukleoside in

hohen Ausbeuten Basierend auf der Silyl-Hilbert-Johnson-Reaktion wird bei der

Vorbruumlggen- Glycosilierung ein peracetylierter Zucker 44 mit einer Nukleobase in

Acetonitril in Anwesenheit eines schwachen Friedel-Krafts-Katalysators oder einer

Lewissaumlure wie zB (Trimethylsilyl)trifluormethansulfonat umgesetzt Hierbei finden drei

Prozesse statt

bull die Bildung eines elektrophilen Zuckerkations 45 unter Nachbargruppenbeteiligung

bull die Silylierung der Nucleobase mit NO-Bis(trimethylsilyl)acetamid (BSA) idealerweise

unter Bevorzugung der Position N1

bull die Reaktion zum Nukleosid unter Beteiligung der beiden Komponenten

Die Reaktion verlaumluft unter thermodynamischer Kontrolle und liefert reine szlig-Nukleoside

da die silylierte Nukleobase nur von einer Seite die Zuckerebene angreifen kann

(Abbildung 413) Das intermediaumlre Zuckerkation 45 entsteht durch Abspaltung eines

Trimethylsilylacetylesters Der protonierte Fuumlnfring steht dann in der α-Position an der

4 Chemische Synthesen 43

Ribose Die Silylierung der Nukleobase 43 welche die Loumlslichkeit des Purins 43 in

Acetonitril deutlich erhoumlht liefert aufgrund der Delokalisation des N-Wasserstoffs zwei

Intermediate Die gewuumlnschte N7-silylierte Nukleobase und das N9-Isomer Folglich

erhaumllt man nach Umsetzung mit dem Zuckerkation 45 ein Produktgemisch aus 2acute3acute5acute-

Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 7-N-purinyl)-szlig-D-ribofuranose 46 und 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-

desoxy-1acute-( 9-N-purinyl)-szlig-D-ribofuranose 47

N

NN

NH

N

NN

N

N

NN

N

Si

Si

+BSA

N

NN

N

OAcO

AcO OAc

+

46 18O

AcO

AcO OAc

OAcO

AcO

AcO O

O

TMSOTf

NaOMeMeOH

48 97

OTf

43

4544

N

NN

N

OAcO

AcO OAc 47 66

N

NN

N

OHO

HO OH

Abbildung 413 Synthese von 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purinyl)-szlig-D-ribofuranose 48 mit mechanistischer Darstellung der Glycosilierungsreaktion nach Vorbruumlggen

Das Produktverhaumlltnis im aufgefuumlhrten Beispiel betraumlgt 137 Die Unterscheidung der

beiden Isomere war mittels 2D-NMR-Spektroskopie moumlglich In ROESY-Experimenten

4 Chemische Synthesen 44

konnte fuumlr das gewuumlnschte Isomer 46 ein intensiver Kreuzpeak H1acute und H6 und eine

schwache Kupplung zwischen H5acute und H6 Die Aufnahme des Spektrums der

Verbindung 47 zeigte diese Kupplungen nicht

Fuumlr die Deacetylierung von 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(7-N-purinyl)-szlig-D-

ribofuranose 46 bieten sich zwei chemische Varianten an Zum einen die Abspaltung der

Schutzgruppe unter milden basischen Bedingungen durch 20-stuumlndiges Ruumlhren in

ammoniakalischem Methanol (Neilson 1971) Ammoniakalisches Methanol kann durch

Einleiten von NH3 in MeOH bei -20degC hergestellt werden und ist bei dieser Temperatur

lagerbar Die Reaktion verlaumluft in guten Ausbeuten Das waumlhrend der Reaktion

entstehende Acetamid ist jedoch relativ schwer abtrennbar und fuumlhrt bei der

Auftrennung zu Ausbeuteverlusten Aus diesem Grund wie auch wegen der langen

Reaktionszeit wurde auf die klassische Entschuumltzung durch katalytische Mengen von

Natrium-Methanolat zuruumlckgegriffen Die Reaktion erfolgt in absolutem Methanol bei

Raumtemperatur und ist nach Zutropfen des Methanolats bei einstuumlndigem Ruumlhren

beendet Die Aufreinigung des entschuumltzten Nukleosids 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purinyl)-szlig-D-

ribofuranose 48 erfolgt uumlber eine Saumlulenchromatographie

43 Synthese der RNA-Bausteine

Zur Synthese eines in der RNA-Festphasensynthese kupplungsfaumlhigen Bausteines

muumlssen zunaumlchst die 5acute- und die 2acute-Hydroxygruppen orthogonal geschuumltzt werden

Anschlieszligend erfolgt die Phosphitylierung zum Phosphoramidit

431 Dimethoxytritylierung der 5acute OH-Funktion

Als Standardschutzgruppe in der Nukleosidchemie fuumlr die 5acute-Position hat sich die 44acute-

Dimethoxytriphenylmethylgruppe etabliert Diese kann in guten Ausbeuten eingefuumlhrt

werden und waumlhrend der Oligonucleotid-Festphasensynthese schnell und effizient mit

Trichloressigsaumlure (TCA) abgespalten werden Dabei wird die Menge an abgespaltenem

Tritylkation detektiert und zur Verfolgung der Kupplungsausbeute und -effizienz

herangezogen

4 Chemische Synthesen 45

Die 44acute-Dimethoxytriphenylmethylgruppe wird bei Raumtemperatur in Pyridin und

Triethylamin eingefuumlhrt (Abbildung 414 Smith 1962 Schaller 1963) Aufgrund der

hohen Reaktivitaumlt des primaumlren 5acute-Alkohols erfolgt die Reaktion selektiv an dieser

Position Das bei der Reaktion entstehende HCl wird durch den Uumlberschuss an Pyridin

abgepuffert Alle Nukleoside konnten in sehr guten Ausbeuten hergestellt werden

OHO

HO OH

N

F

ODMTrO

HO OH

12 eq DMTrCl

Pyridin Et3N

N

F

50 7549

Abb414 Synthese der tritylierten Verbindung 50

432 Die TBDMS-Schutzgruppe

Zur Protektion der 2acute-Hydroxygruppe waumlhrend der RNA-Festphasensynthese werden

ia Silylschutzgruppen verwendet (Ogilvie 1974a amp 1978b) Diese koumlnnen nach

erfolgter Oligoribonukleotidsynthese mit Fluoridionen abgespalten werden (zur RNA-

Festphasensynthese und der Aufreinigung von Oligonukleodtiden (siehe Kapitel 6 und

11) In den letzten Jahren hat sich die tert-Butyldimethylsilyl(TBDMS)-Gruppe als

Standard in der Phosphoramiditchemie durchgesetzt

Zur Synthese 2acute-TBDMS-geschuumltzter Nukleoside werden die 5acute-geschuumltzten Nukleoside

in einer 11-Mischung aus Pyridin und THF geloumlst und mit tert-Butyldimethylchlorsilan

4 Chemische Synthesen 46

(1M Loumlsung in THF) versetzt (Abbildung 415) Dabei entsteht immer ein Gemisch aus

dem 2acute- und 3acute-Regioisomer Der Zusatz von Silbernitrat bewirkt eine Steigerung des

Anteils an 2acute-O-tert-Butyldimethylsilyl-substituiertem Produkt (Hakimelahi 1982)

Zudem ermoumlglicht das cis-Diol-System der Ribose eine Wanderung der Schutzgruppe

von der 2acute-Position zur thermodynamisch guumlnstigeren 3acute-Position (Jones amp Reese

1979) Dies wird vor allem in polaren Loumlsungsmitteln beobachtet und traumlgt zu deutlichen

Ausbeuteverlusten bei

ODMTrO

HO OH

ODMTrO

HO OTBDMS

THFPy RT 20 Std

NF N

F

F F

ODMTrO

TBDMSO OH

NF

F

+

52 40 53 38

TBDMSClAgNO3

51

Abbildung 415 Einfuumlhrung der TBDMS-Schutzgruppe

Die Trennung der 2acute- und 3acute-Regioisomeren war in alle Faumlllen nur uumlber praumlparative

HPLC moumlglich Die Charakterisierung und Unterscheidung der Isomeren erfolgte durch

1H1H-COSY-NMR-Spektroskopie

433 Phosphitylierung

Die Umsetzung des 5acute- und 2acute-geschuumltzten Nukleosids 52 zu kupplungsfaumlhigem

Monomeren das in der RNA-Festphasensynthese eingesetzt werden kann erfolgt mit 2-

Cyanethyldiisopropylchlorphosphoramidit Dieses kann in zwei Substitutionsreaktionen

aus PCl3 3-Hydroxypropionitril und Diisopropylamin hergestellt werden (Sinha 1983)

Zur Synthese des nukleosidischen Phosphoramidits 54 (Abbildung 416) wurden die

Verbindungen in Acetonitril geloumlst mit Collidin und N-Methylimidazol als Aktivator

versetzt und auf 0degC abgekuumlhlt Nach Zugabe des Phosphitylierers wurde zunaumlchst im

4 Chemische Synthesen 47

Eisbad und anschlieszligend bei Raumtemperatur geruumlhrt Um die Bildung von H-

Phosphonaten zu vermeiden ist darauf zu achten dass nur kurze Zeit bei

Raumtemperatur geruumlhrt wird

ODMTrO

HO OTBDMS

ODMTrO

O OTBDMS

P CNN

(iPr)2NP(Cl)OCH2CH2CNN-Me-Imidazol

sym-Collidin CH3CN0degC RT 40 Min

NF N

F

F F

52 54 68

Abb 416 Synthese der Phosphoramidit 54

Bei der Isolierung des Reaktionsproduktes ist zur Abtrennung des sym Collidins mit

chromatographischen Methoden oft ein zweiter Trennschritt notwendig Wird bei der

Aufarbeitung die organische Phase jedoch mit 001M Zitronensaumlure ausgeschuumlttelt geht

das Collidin durch Protonierung direkt in die waumlssrige Phase uumlber (Wozninak 1997) Die

Dimethoxytrityl-Schutzgruppe ist unter diesen Bedingungen stabil und man erhaumllt

bereits vor der saumlulenchromatographischen Trennung ein relativ sauberes Rohprodukt

Das gewuumlnschte Phosphoramidit kann dann mit einer kurzen Chromatographie-Saumlule

schnell und effizient isoliert werden

Bei der Reaktion entstehen als Produkt zwei Diastereomere welche bei der

Aufreinigung uumlber praumlparative Duumlnnschichtchromatographie nicht getrennt werden

muumlssen Beide Isomere koumlnnen in der Festphasensynthese eingesetzt werden Das

TBDMS-geschuumltzte Phosphoramidit 54 konnte in einer Ausbeute von 68 hergestellt

werden Die Charakterisierung der Phosphoramidite erfolgte sowohl uumlber 1H-NMR-

Sprektroskopie und ESI-Massenspektrometrie als auch uumlber 31P-NMR (Abbildung 417

und Abbildung 418)

4 Chemische Synthesen 48

00101020203030404050506060707080809090100100110110120120130130140140150150160160170170180180190190 Abb417 31P-NMR-Spektrum von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert- butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- 5-fluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose 57

Abb418 31P-NMR-Spektrum von 5acute-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (4-fluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose 56

4 Chemische Synthesen 49

44 Syntheseuumlbersicht

Zur besseren Uumlbersicht der in Kapitel 4 vorgestellten Synthesen ist in Abbildung 419

der Syntheseweg zu den Indol-Amiditen 54-59 Abbildung 420 beschreibt die

Darstellung des 7-N-Purin-Amidit und die Abbildung 421 die Darstellung des 9-

Deazapurin-Amidit

4 Chemische Synthesen 50

R=p-Me-C6H4-CO

1 NaHMeCN 10 Min

20 MinMeONaMeOH

RT 2h2

2 MsClPyCH2Cl245hRTBu4NF THF

50degC 2h

OsO4 NMO

20h RT

N

R4

R2

R1

R3

OHO

OH

N

R4

R2

R1

R3

OTolO

OTol

1TBDPSClPy24hRT N

R4

R2

R1

R3

OTBDPSO

OMs

N

R4

R2

R1

R3

OHO

N

R4

R2

R1

R3

OHO

HO OH

N

R4

R2

R1

R3

H

DMTrCl Pyridin Et3N

RT 24h

OTolO

OTolCl

N

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

HO OH

TBDMSClTHFPyr AgNO3

RT 20hN

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

TBDMSO OH

N

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

HO OTBDMS

+

NP

OCN

Cl

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CN

N

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

O OTBDMS

PCNN

55 R1 R2 R3 R4= H56 R1=F R2 R3 R4= H57 R2=F R1 R3 R4= H58 R3=F R2 R3 R4= H59 R4=F R1 R2 R3= H54 R1R3=F R2 R4= H

Abbildung 419 Synthese der Phosphoramidite 54-59

4 Chemische Synthesen 51

O

AcO

OAcN

N NH

N

OAc

AcO

+BSA TMSOTf

CH3CNMicrowelle

O

HO OH

HO

N

NN

N

O

AcO OAc

AcO

N

NN

N

O

AcO OAc

AcO

N

NN

N

+

46 18 47 66

MeONaMeOH

DMTrCl Pyridin Et3N

RT 24h

O

HO OH

DMTrO

N

NN

N

TBDMSCl THFPyr AgNO3

RT 20h

O

HO OTBDMS

DMTrO

N

NN

N

O

TBDMSO OH

DMTrO

N

NN

N

+

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CNN

PO

CN

Cl

O

O OTBDMS

DMTrO

N

NN

N

PCNN

63 62

43 44

48 97

60 58

61 36 62 33

Abbildund 420 Synthese des 7-N-Purin Phosphoramidits 63

4 Chemische Synthesen 52

NO EtONaEtOH OEtEtO

OO

NH2

48+72 Std RT

HNEtOO

H2N

H2NCH=NH AcOH

EtOH 16h reflux

HN

N

HN

O

POCl3

Reflux 3 Std

N

N

HN

Cl

H2 PdC

10 Std

N

N

HN

R=p-Me-C6H4-CO

1 NaHMeCN 10 Min

20 Min2O

TolO

OTolCl

N

N

N

OTolO

OTol

MeONaMeOH

RT 2h

N

N

N

OHO

OH

N

N

N

OTBDPSO

OMs

2 MsClPyCH2Cl245hRT

1TBDPSClPy24hRT Bu4NF THF

50degC 2h

OsO4 NMO

20h RT

N

N

N

OHO

N

N

N

OHO

HO OH

DMTrCl Pyridin Et3N

RT 24h

N

N

N

ODMTrO

HO OH

TBDMSClTHFPyr AgNO3

RT 20h

N

N

N

ODMTrO

TBDMSO OH

N

N

N

ODMTrO

HO OTBDMS

+

NP

OCN

Cl

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CN

N

N

N

ODMTrO

O OTBDMS

PCNN

72 73

30 31 46

32 85 64 85

65 76 66 75

67 93 68 36

69 54 70 32 71 32

Abbildung 421 Synthese des 9-Deazapurin Phosphoramidits 61

4 Chemische Synthesen 53

45 Abasischer Baustein

Fuumlr umfassende Untersuchungen zu Basenstapelungswechselwirkungen gehoumlrt ein

Vergleich der zu untersuchenden Verbindungen mit einem abasischen Baustein Ein

abasischer Baustein traumlgt keine Nukleobase und kann somit nicht durch

Basenstapelungswechselwirkungen zur Stabilitaumlt einer Doppelhelix beitragen

Ausgehend von D-Ribose wurde erst 235-Tri-O-benzyl-ribofuranose synthetisiert Um

einen abasischen Baustein zu erhalten muss die Hydroxylgruppe an C1 entfernt

werden Dazu wurde Ausgangprodukt 73 in Acetonitril geloumlst und mit Bortrifluorid-

Ethyletherat und Triethylsilan versetzt (Purdy et al 1994) Nach einer Reaktionszeit von

15 Stunden ist die Reaktion beendet Im Gegensatz zu den Dehydroxylierungen der C-

Nukleoside wird die Reaktion bei Raumtemperatur durchgefuumlhrt Nach Aufarbeitung

erhaumllt man 235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose 74 in 884 iger Ausbeute

Die Abspaltung der Schutzgruppen verlief in EthanolCyclohexen-Loumlsung mit

Palladiumhydroxid (20) auf Kohle (Hossain et al 1998) in guten Ausbeuten Bei der

Reaktion handelt es sich wie bei den C-Nukleosiden um eine Transfer-Hydrogenolyse

bei der Cyclohexen als Wasserstoff-Donor fungiert (Hanessian et al 1981) Nach vier

Stunden sieden unter Ruumlckfluszlig sind alle drei Benzyl-Schutzgruppen abgespalten und 1-

Desoxy-D-ribofuranose 75 wird mit 953 iger Ausbeute als farbloser Feststoff erhalten

Die folgenden Syntheseschritte zum Amidit sind den der anderen bisher beschriebenen

Amiditbausteine aumlhnlich Zuerst wird die 5acute-Hydroxylfunktion mit Dimethoxytriphenyl-

methylchlorid geschuumltzt Die anschlieszligende Schuumltzung mit TBDMSCl in PyridinTHF in

Gegenwart von Silbernitrat liefert wie erwartet ein Isomerengemisch aus an 2- bzw 3-

Position geschuumltztem Zucker Im Gegensatz zu allen anderen bisher beschriebenen

Benzol- und Benzimidazol-Nukleosiden zeigen beide TBDMS geschuumltzten Isomere des

abasischen Bausteins keine Wanderungstendenz der TBDMS Schutzgruppe Aus

diesem Grund kann anhand der Ausbeuten der Einfluss des Silbernitrates auf die

Groumlszligenordnung des Isomerenverhaumlltnisses gezeigt werden Das fuumlr die weitere

Synthese benoumltigte 2-TBDMS geschuumltzte Isomer 78 entsteht 22-fach haumlufiger als das

3-TBDMS geschuumltzte Isomer 77 (603 zu 273 )

4 Chemische Synthesen 54

TBDMSClTHFPyr AgNO3

RT 20 StdO

DMTrO

TBDMSO OH

ODMTrO

HO OTBDMS

+

NP

OCN

Cl

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CN

ODMTrO

O OTBDMS

PCNN

OBnO

BnO OBn

OHBF3OEt2 Trietylsilan

CH3CN 15 StdO

BnO

BnO OBn

Pd(OH)2

n-HexanEtOHReflux 4 Std

OHO

HO OH

DMTrCl Et3N

Py RT 4 Std

ODMTrO

HO OH

79 48

78 6077 27

74 88 75 95

76 86

73

Abbildung 422 Syntheseuumlbersicht fuumlr 3-O-(2-Cyanethoxydiisopropylphosphin)-5-O-

(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribo-furanose 79

Die Phosphitylierung von 5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-

butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-ribofuranose 78 liefert unter klassische Bedingungen das

gewuumlnschte Produkt 79 mit einer Ausbeute von 478 (Abbildung 422)

5 Kristallstrukturanalysen 55

5 Kristallstrukturanalysen

Ein Kristall ist ein geordnetes supramolekulares System und entsprechend Dunitz bdquoa

supramolecular par excellenceldquo (Dunitz 1996) Die Roumlntgen Einkristallstrukturanalyse

liefert genaue Informationen uumlber die Strukturen von molekularen Komplexen und die

Nichtbindenden Wechselwirkungen zwischen den Atomen im festen Zustand Diese

Technik hat sich zur bedeutendsten in der Strukturaufklaumlrung entwickelt

Alle Datenbanken die Informationen uumlber Kristallstrukturen erhalten sind

exponential gewachsen und werden genutzt um Informationen uumlber chemische

Wechselwirkungen zu erhalten

Die sind die Grundlagen fuumlr die intensive Untersuchung klassischer H-bindungen und

in letzten Zeit werden sie genutzt um schwaumlchere H-Bindungen beispielsweise C-

HO C-HhellipN C-HhellipCl zu untersuchen und aktuell werden C-HhellipF-C

Wasserstoffbruumlcken betrachtet Die Richtung die Energien die Entfernung relativ zu

den van der Waals Radien und Bindungslaumlngen sind nuumltzliche Kriterien um H-

Bruumlcken zu klassifizieren In diesem Zusammenhang sind C-Hπ Wechselwirkungen

als Wasserstoffbruumlcken definiert worden

Es koumlnnen Parallelen zwischen der Strukturaufklaumlrung aus Modellsystemen in

fluumlssiger Phase und denen die die Supramolekulare Natur eines molekularen

Netzwerks im festen Zustand definieren gezogen werden

51 Bragg-Gleichung

Roumlntgenstrahlung entsteht wenn in einem Atom die inneren Elektronen ihre Bahn

um den Kern aumlndern und dabei Energie abgeben oder wenn schnelle Elektronen um

die Kurve fliegen oder abrupt gebremst werden Wilhelm Conrad Roumlntgen entdeckte

5 Kristallstrukturanalysen 56

im Jahr 1895 zufaumlllig eine neue Art von Strahlung Er wusste nicht welcher Natur sie

war und nannte sie X-Strahlung

Trifft Roumlntgenstrahlung auf einen Kristall so wird dieser von einem Groszligteil der

Strahlung ungehindert durchdrungen Allerdings wird auch beobachtet dass

Strahlungsanteile durch den Kristall zum Teil erheblich abgelenkt werden ein

Phaumlnomen das man als Roumlntgenbeugung bezeichnet Montiert man hinter dem

Kristall eine Fotoplatte um die abgelenkten Strahlungsanteile sichtbar zu machen

erhaumllt man darauf charakteristische Muster Ursache hierfuumlr ist nach einer

klassischen Vorstellung die Reflexion oder Beugung von Roumlntgenstrahlung an

Schichten innerhalb des Kristalls die sich wie halbduchlaumlssige Spiegel (Abbildung

51) verhalten so genannten Netz- oder Gitterebenen

Nur wenn die Bragg Gleichung erfuumlllt ist dann wird die maximale Intensitaumlt vom

Kristall gebeugt (BraggampBragg 1913)

nλ=2d sin(θ)

Abbildung 51 Braggsche Reflexionsbedingung

λ-Wellenlaumlnge

d-Netzebenenabstand

θ-Glanzwinkel

n-ganze Zahl

5 Kristallstrukturanalysen 57

52 Kristallstrukturanalysen der Nukleosidanaloga

Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen von allen Fluorindol-Nukleosiden und von

7-N-Purin-Nukleosid Einkristalle und daraus Kristallstrukturen zu erhalten Die

Kristalle wurden aus Wasser oder aus einer Mischung aus Methanol und Wasser bei

Raumtemperatur oder bei 4degC erhalten Die vollstaumlndigen Datensaumltze der

Roumlntgenstrukturanalysen befinden sich in Anhang Teil A Alle Kristalldaten sind in

Tabelle 51 gezeigt

Nukeosid kristallisiert

aus

Temperatur [ degC ]

Kristallsystem Raumgruppe Zucker-konformation

4FI MethanolWasser 4degC monoklin P21 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

5FI Methanol 4degC orthorombisch P212121 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

6FI Methanol 4degC orthorombisch P212121 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

7FI Methanol 4degC monoklin C2 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

46DFI Methanol 4degC orthorombisch

P212121 C3acute-endo

7NP MethanolWasser 4degC orthorombisch

P212121 C2acute-endo

Tabelle 51 Kristalldaten des Nukleosidanaloga

Alle erhaltenen Kristalle sind entweder in einem orthorombischen oder in einem

monoklinen Kristallsystem kristallisiert Die Kristalle weisen immer eine hydrophile

Schicht aus den Fluoraromaten auf

Die FH Abstaumlnde zwischen dem Fluoratom und einem Wasserstoffatom welches

sich in ortho-Position zu einem Fluoratom eines im Kristall gegenuumlberliegenden

Molekuumlls befindet variiert zwischen 230 Aring bei 7FI und 269 Aring bei 4FI Die

5 Kristallstrukturanalysen 58

gemessenen FH Abstaumlnde sind deutlich kuumlrzer als die Summe der van-der-Waals

Radien von Fluor und Wasserstoff mit 255 Aring auszliger bei 4FIwobei dieser Abstand

269 Aring betraumlgt somit kann von FH Wechselwirkungen gesprochen werden

Bedingt durch die FH Wasserstoffbruumlcke wird die Orientierung der Nukleoside

zueinander veraumlndert

Kristallpackungen von aromatischen Systemen sollten eine Fischgraumlten-Struktur

aufweisen Die Kristallpackungen der Fluorphenyl-nukleoside und Fluorindolyl-

nukleoside (Abbildung 52 a) weisen alle keine Fischgraumlten-Struktur auf Durch die

FH Wasserstoffbruumlcke kommt es zu einer gegenuumlberliegenden Orientierung der

Nukleoside (Abbildung 52 b) Die FH Wasserstoffbruumlcken ziehen sich wie ein Netz

durch den Kristall Dies ist in Abbildung 52 verdeutlicht Die gestrichelten Linien

sollen dabei die Wasserstoffbruumlcken symbolisieren

a) b)

Abbildung 52 a) Kristallpackung von 1acute-Desoxy-1acute-phenyl-szlig-D-ribofuranose b) Kristallpackung von 1acute- Desoxy-1acute-(6-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

Die Orientierung der Nukleobasen zueinander ist aufgehoben Stattdessen nehmen

die Nukleobasen eine Orientierung ein wie sie von Molekuumllen mit starken

Basenstapelungswechselwirkungen bekannt ist

5 Kristallstrukturanalysen 59

Im Fall der Kristallpackung von 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose kann man

eine andere Kristallpackung erkennen Diese Kristallpackung zeigt keine Base ndashBase

Wechselwirkung auszliger π-π Stacking Die Molekuumlle sind so orientiert dass die Base

immer mir einer Zucker-Schicht verbunden ist (Abbildung 53) Das bedeutet dass

immer eine Zucker-Untereinheit bzw eine aromatische Nukleobase eine Schicht

bilden

Abbildung 53 Kristallpackung von 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Zusammenfassend laumlsst sich uumlber die erhaltenen Kristallstrukturen sagen dass die

Grundstruktur durch OH Wasserstoffbruumlcken und den hydrophilen ndash lipophilen

Aufbau der Nukleoside dominiert wird Wenn Fluor durch seine Position an der

5 Kristallstrukturanalysen 60

aromatischen Nukleobase aber in der Lage ist FH Wasserstoffbruumlcken auszubilden

so sind diese doch stark genug um die resultierende Kristallpackung fundamental zu

veraumlndern Immer wenn Fluor eine Wasserstoffbruumlcke eingeht kommt es nicht zu der

erwarteten Fischgraumlten-Struktur sondern zu einer Orientierung der Nukleobasen

zueinander Die gemessenen FH Wasserstoffbruumlcken gehoumlren zu den staumlrksten

ihrer Art dh sie weisen mit die kuumlrzesten bekannten FH Abstaumlnde auf (auszliger bei

1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose In Abbildung 54 ist das von Thalladi

und Mitarbeitern (Thalladi et al 1998) gefundene Ergebnis einer Suche in der

Cambridge Structural Database fuumlr FH Abstaumlnde und Winkel von

Wasserstoffbruumlcken des Typs Cspsup2-FH-Cspsup2 zu sehen Die in dieser Arbeit

untersuchten Molekuumlle sind als rote Kreise in der Abbildung hinzugefuumlgt

Abb 54 C-FH Abstaumlnde und Winkel von Wasserstoffbruumlcken des Typs Cspsup2-FH-

Cspsup2 (Thalladi et al 1998) ergaumlnzt mit den in Arbeit von DrAleksandra

Zivkovic (gruumln) und DrJoumlrg Parsch (rot) und von dieser Arbeit (blau)

gefundenen Werten

Mit 230 pm ist der FH Abstand bei 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorphenyl)-szlig-D-ribofuranose

kristallisiert aus Methanol bei 20degC sogar der kuumlrzeste bisher in der Literatur

bekannte FH Abstand des Typs Cspsup2-FH-Cspsup2Dieser Wert ist von DrJoumlrg Parsch

5 Kristallstrukturanalysen 61

gemessen werden Die gleiche Abstand nur mit einem anderem Winkel zeigt 1acute-

Desoxy-1acute-(7-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

6 Oligonukleotide 62

6 Oligonukleotide

61 Synthese von Oligonukleotiden

Oligonukleotide sind langkettige Molekuumlle die aus einer beliebigen Abfolge von

Nukleotiden aufgebaut sind Durch die Entwicklung der Oligonukleotid-

Festphasensynthese wurde die rasche routinemaumlszligige Synthese von

Oligonukleotiden ermoumlglicht Der Aufbau von Oligonukleotiden aus Monomeren in

beliebiger Sequenz war ein Meilenstein in der Geschichte der Nukleinsaumlurechemie

und ermoumlglichte die Fortschritte auf dem Gebiet der therapeutische Oligonukleotide

und der Biotechnologie im Allgemeinen Die Grundlagen dafuumlr wurden durch Diester-

Triester- und die H-Phosphonatmethod Mitte der 70er Jahre des letzten

Jahrhunderts gelegt (Letsinger 1975 Letsinger 1976) R Letsinger konnte dabei auf

die Ergebnisse von Merrifield zuruumlckgreifen der die Festphasensynthese fuumlr

Polypeptide entwickelte (Merrifield 1963) Die Synthese an der festen Phase bietet

neben den hohen Ausbeuten an Oligonukleotid eine Reihe von Vorteilen Neben der

Automatisierbarkeit sind hohe Kupplungsausbeuten einfache Spuumllschritte zur

Entfernung uumlberschuumlssiger Reagenzien und eine einmalige effiziente Aufreinigung

am Ende der gesamten Synthese zu nennen

62 Die Phosphoramidit-Methode

Als Standardmethode zur Festphasensynthese von Oligonukleotiden hat sich jedoch

die Phosphoramidit-Chemie durchgesetzt (Beaucage amp Caruthers 1981 Sinha et al

1983 Caruthers 1987)

6 Oligonukleotide 63

Eine orthogonale Schutzgruppenstrategie ermoumlglicht die selektive Abspaltung

bestimmter Gruppen waumlhrend der Synthese und fuumlhrt somit zu einer effizienten

Kupplung der Phosphoramidite an die immobilisierten Nukleotide Die Synthese wird

auf Glaskuumlgelchen mit definierter Porenweite (CPG engl controlled pore glass 500

oder 1000 Aring Porengroumlszlige) als fester Phase durchgefuumlhrt Diese polymere Matrix ist im

verwendeten Loumlsungsmittel Acetonitril unloumlslich und inert Das erste Nukleosid ist

uumlber seine 3acute-Hydroxygruppe mittels eines basenlabilen Linkers (zB Succinyllinker)

mit der festen Phase verknuumlpft

ODMTrO

O OTBDMS

B

ODMTrO

HO OTBDMS

B

+1) 1H-tetrazol

2) Oxidation

PCNN

ODMTrO

O OTBDMS

B

PNC

O

OO

O OTBDMS

B

CPG

Abbildung 61 Phosphoramidit-Methode Die Synthese erfolgt in 3acute rarr 5acute-Richtung Der Zyklus wird durch die Entschuumltzung

der 5acute-Hydroxylgruppe mit 3iger Trichloressigsaumlure gestartet Die nach jedem

Kupplungsschritt durchgefuumlhrte Oxidation liefert den Phosphattriester (Abbildung

61) Durch die Aktivierung mit Tetrazol wird der Amiditbaustein zu einer sehr

reaktiven Spezies die zu so gut wie keine Nebenreaktionen zeigt

6 Oligonukleotide 64

Abbildung 62 Oligonukleotid-Festphasensynthesezyklus nach Caruthers

6 Oligonukleotide 65

63 Synthetisierte Oligonukleotide

Alle in dieser Arbeit synthetisierten Oligonukleotide wurden nach der Phosphoramidit-

Methode im 1 micromol Maszligstab an Syntheseautomaten PerSeptive Biosystems (Modell

Expedite 8905) hergestellt Es wurden vorgefertigte Saumlulen von PerSeptive

Biosystems mit CPG-Traumlgermaterial die das erste Nukleosid tragen eingesetzt Die

Standardnukleosidphosphoramidite und die uumlbrigen Synthesechemikalien sind

kommerziell erhaumlltlich (siehe Chemikalienliste) Die Standardkupplungszeit von 10

Minuten fuumlr RNA-Bausteine wurde fuumlr alle modifizierten Nukleotide uumlbernommen Bei

allen Oligonukleotiden wurde bei der Synthese die finale

Dimethoxytriphenylmethylgruppe abgespalten Zur besseren Uumlbersichtlichkeit

wurden die modifizierten Nukleoside die alle in RNA eingebaut wurden mit den in

Abbildung 63 aufgefuumlhrten Abkuumlrzungen versehen

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

N

N

9DP

OO

O OH

AS

Abbildung 63 Verwendete Abkuumlrzungen fuumlr die in RNA eingebauten modifizierten Nukleotide

6 Oligonukleotide 66

In dieser Arbeit wurden nur RNA Oligonukleotide untersucht die Duplexe bilden

koumlnnen Es wurden ein Adenosin-reicher Strang und ein Uridin-reicher Gegenstrang

synthetisiert Alle anderen Straumlnge gleichen diesen beiden in ihrer Sequenz mit

Ausnahme der in der Mitte der Straumlnge befindlichen Stelle fuumlr den Einbau der

modifizierten Nukleotide (S 5 bis S 25 Tabelle 61) Schlieszliglich wurden noch drei

13mer Oligonukleotide (S 26 amp S 27 amp S 28) fuumlr Untersuchungen der

Basenstapelungswechselwirkungen (Tabelle 62) synthetisiert

Name Uridin reiche Straumlnge Name Adenosin reiche Straumlnge

S1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3 S14 5acute-AAG AAG GAA AAG-3acute

S2 5acute-CUU UUC CUU CUU-3 S15 5acute-AAG AAU GAA AAG-3acute

S3 5acute-CUU UUC AUU CUU-3 S16 5acute-AAG AAA GAA AAG-3acute

S4 5acute-CUU UUC GUU CUU-3 S17 5acute-AAG AAC GAA AAG-3acute

S5 5acute-CUU UUC IUU CUU-3 S18 5acute-AAG AAI GAA AAG-3acute

S6 5acute-CUU UUC 4FIUU CUU-3 S19 5acute-AAG AA4FI GAA AAG-3acute

S7 5acute-CUU UUC 5FIUU CUU-3 S20 5acute-AAG AA5FI GAA AAG-3acute

S8 5acute-CUU UUC 6FIUU CUU-3 S21 5acute-AAG AA6FI GAA AAG-3acute

S9 5acute-CUU UUC 7FIUU CUU-3 S22 5acute-AAG AA7FI GAA AAG-3acute

S10 5acute-CUU UUC 46DFIUU CUU-3 S23 5acute-AAG AA46DFI GAA AAG-3acute

S11 5acute-CUU UUC 7NPUU CUU-3 S24 5acute-AAG AA7NP GAA AAG-3acute

S12 5acute-CUU UUC 9DPUU CUU-3 S25 5acute-AAG AAAS GAA AAG-3

S13 5acute-CUU UUC ASUU CUU-3

Tabelle 61 Synthetisierte 12mer Oligonukleotide

13 mer Oligonukleotide

S26 5acute-6FI AAG AAA GAA AAG-3

S27 5acute-46FI AAG AAA GAA AAG-3

S28 5acute-7FI AAG AAA GAA AAG-3

Tabelle 62 Synthetisierte 13mer Oligonukleotide

64 Aufreinigung von Oligonukleotiden

Die Aufreinigung der Oligonukleotide erfolgte uumlber Anionenaustausch-HPLC Diese

Methode ist geeignet um Oligonukleotide in houmlchster Reinheit zu erhalten Die

6 Oligonukleotide 67

Anionen-austausch-HPLC ist die Standardmethode zur Aufreinigung kurzer RNA-

Straumlnge

Die Anionenaustausch-HPLC trennt nach Ladungsunterschieden Das Prinzip dieser

sehr effektiven Methode beruht auf der Wechselwirkung des negativ geladenen

Ruumlckgrats eines Oligonukleotids mit auf der stationaumlren Phase immobilisierten

kationischen Gruppen Die gebundenen Oligonukleotide werden dann mit einem

Gradienten von steigender Ionenstaumlrke (Salzgehalt) von der Saumlule eluiert wobei das

gewuumlnschte Oligonukleotid stets zuletzt freigesetzt wird Dieses ist bedingt durch die

Methode stets mit groszligen Mengen an Salz verunreinigt und muss vor der

Verwendung entsalzt werden Dafuumlr stehen die Methoden der Gelfiltration und der

Dialyse zur Verfuumlgung In dieser Arbeit wurde die Gelfiltration verwendet Deren

Trennprinzip beruht auf der groumlszligenabhaumlngigen Diffusion der Probenmolekuumlle in

Poren der stationaumlren Phase Die polymeren Trennmaterialien wie zB Sephadex

G25 besitzen mikroskopische Poren in welche die kleinen Salzteilchen hinein

diffundieren waumlhrend die groszligen Oligonukleotid-Molekuumlle ausgeschlossen bleiben

und somit rasch eluiert werden Fuumlr die Entsalzung wurden in dieser Arbeit fertig

gepackte Sephadex-Saumlulen mit G25-Material die kommerziell erhaumlltlich sind

eingesetzt

Abbildung 64 zeigt beispielhaft das HPLC Diagramm von Strang 20 Es ist deutlich

das Hauptsignal des sauberen 12mer Oligonukleotides bei 204 Minuten zu

erkennen Die Signale vorher stammen von kuumlrzeren Oligonukleotiden wie sie bei

Abbruch der Synthese entstehen

6 Oligonukleotide 68

Abbildung 64 HPLC Spektrum von Strang S 20

Nach erfolgter Aufreinigung und Entsalzung wurden die Mengen des erhaltenen

Oligonukleotides durch UV-Spektroskopie quantifiziert Dazu wird die Extinktion der

Probe bei einer Wellenlaumlnge von 260 nm gemessen Der so erhaltene auch als

optische Dichte OD260 (engl optical density) bezeichnete Wert liefert bei bekanntem

Extinktionskoeffizienten nach dem Lambert-Beerschen Gesetz die Konzentration der

Probe Die Berechnung der Extinktionskoeffizienten ist in Experimentaler Teil

erlaumlutert Die fuumlr die hergestellten Oligonukleotide berechneten

Extinktionskoeffizienten sind in Tabelle 63 aufgefuumlhrt

6 Oligonukleotide 69

Name

Straumlnge

Extinktions-

koeffizient

[260nm]

S1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3 11028

S2 5acute-CUU UUC CUU CUU-3 9900

S3 5acute-CUU UUC AUU CUU-3 10408

S4 5acute-CUU UUC GUU CUU-3 1023

S5 5acute-CUU UUC IUU CUU-3 9900

S6 5acute-CUU UUC 4FIUU CUU-3 9900

S7 5acute-CUU UUC 5FIUU CUU-3 9900

S8 5acute-CUU UUC 6FIUU CUU-3 9900

S9 5acute-CUU UUC 7FIUU CUU-3 9900

S10 5acute-CUU UUC 46DFIUU CUU-3 9900

S11 5acute-CUU UUC 7NPUU CUU-3 10408

S12 5acute-CUU UUC 9DPUU CUU-3 10408

S13 5acute-CUU UUC ASUU CUU-3 10025

S14 5acute-AAG AAG GAA AAG-3acute 14392

S15 5acute-AAG AAU GAA AAG-3acute 14251

S16 5acute-AAG AAA GAA AAG-3acute 14518

S17 5acute-AAG AAC GAA AAG-3acute 14016

S18 5acute-AAG AAI GAA AAG-3acute 14016

S19 5acute-AAG AA4FI GAA AAG-3acute 14016

S20 5acute-AAG AA5FI GAA AAG-3acute 14016

S21 5acute-AAG AA6FI GAA AAG-3acute 14016

S22 5acute-AAG AA7FI GAA AAG-3acute 14518

S23 5acute-AAG AA46DFI GAA AAG-3acute 14016

S24 5acute-AAG AA7NP GAA AAG-3acute 14518

S25 5acute-AAG AAAS GAA AAG-3 13320

Tabelle 63 Errechnete Extinktionskoeffizienten

6 Oligonukleotide 70

65 Charakterisierung von Oligonukleotiden

Synthetisierte Oligonukleotide koumlnnen durch Messung der Molekuumllmassen der

erhaltenen Oligonukleotide auf ihren Erfolg hin kontrolliert werden Es laumlsst sich

mittels Massenspektrometrie feststellen ob alle Schutzgruppen der Nukleotide

vollstaumlndig abgespalten wurden Fuumlr massenspektrometrische Untersuchungen

standen zwei verschiedene Methoden zur Verfuumlgung Dies waren die Electrospray-

Ionisation- (ESI) und die matrixunterstuumltzte LaserdesorptionIonisation (matrix-

assisted laser desorptionionisation MALDI) Massenspektrometrie Beide Methoden

ermoumlglichen die unfragmentierte Analyse von Oligonukleotiden mit hoher

Empfindlichkeit Alle Oligonukleotide die in dieser Arbeit synthetisiert wurden

wurden mittels MALDI-Massenspektrometrie untersucht Die MALDI-Analyse ist im

Vergleich zur ESI-Massenspektrometrie weniger empfindlich gegenuumlber

Kontamination der Probe mit Salzen was durch Faumlllung mit Ammoniumacetat

waumlhrend der Probenvorbereitung noch unterstuumltzt werden kann RNA-Oligomere

zeigen bei MALDI-Untersuchungen eine houmlhere Stabilitaumlt als DNA-Oligomere da die

zusaumltzliche OH-Gruppe an der 2acute-Position offenbar die glykosidische Bindung

stabilisiert (Lehmann 1996)

Abbildung 65 MALDI-Spektrum des modifizierten Stranges S 10 (berechnete

Masse 365015 Dalton gefundene Masse 364922 Dalton)

6 Oligonukleotide 71

Strang Sequenz Berechnete

Masse [Da]

Gefundene

Masse [Da]

S 1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3 360907 360916

S 2 5acute-CUU UUC CUU CUU-3 360812 360665

S 3 5acute-CUU UUC AUU CUU-3 361107 363440

S 4 5acute-CUU UUC GUU CUU-3 364815 365141

S 5 5acute-CUU UUC IUU CUU-3 361414 361493

S 6 5acute-CUU UUC 4FIUU CUU-3 363215 363156

S 7 5acute-CUU UUC 5FIUU CUU-3 363215 365078

S 8 5acute-CUU UUC 6FIUU CUU-3 363215 363377

S 9 5acute-CUU UUC 7FIUU CUU-3 363215 363246

S 10 5acute-CUU UUC 46DFIUU CUU-3 365014 364922

S 11 5acute-CUU UUC 7NPUU CUU-3 363609 363627

S 12 5acute-CUU UUC 9DPUU CUU-3 363513 363432

S 13 5acute-CUU UUC ASUU CUU-3 349900 351334

S 14 5acute-AAG AAG GAA AAG-3acute 395255 395245

S 15 5acute-AAG AAU GAA AAG-3acute 391351 395928

S 16 5acute-AAG AAA GAA AAG-3acute 393652 393928

S 17 5acute-AAG AAC GAA AAG-3acute 391250 391578

S 18 5acute-AAG AAI GAA AAG-3acute 393455 391493

S 19 5acute-AAG AA4FI GAA AAG-3acute 395255 395279

S 20 5acute-AAG AA5FI GAA AAG-3acute 395255 395051

S 21 5acute-AAG AA6FI GAA AAG-3acute 395255 395128

S 22 5acute-AAG AA7FI GAA AAG-3acute 395255 395418

S 23 5acute-AAG AA46DFI GAA AAG-3acute 397055 397227

S 24 5acute-AAG AA7NP GAA AAG-3acute 392055 392055

S25 5acute-AAG AAAS GAA AAG-3 380341 380424

S 25 5acute-6FI AAG AAA GAA AAG-3 425467 425592

S 25 5acute-46FI AAG AAA GAA AAG-3 427166 427088

S 26 5acute-7FI AAG AAA GAA AAG-3 425467 426076

Tabelle 66 Uumlbersicht uumlber die synthetisierten Oligonukleotide deren berechnete

und gefundene Massen

6 Oligonukleotide 72

Fuumlr die Charakterisierung mittels Massenspektrometrie wurden die reinsten

salzaumlrmsten Fraktionen verwendet

66 Verteilungskoeffizienten

Von allen synthetisierten modifizierten Nukleosiden wurden 1-OctanolWasser

Verteilungskoeffizienten bestimmt Dazu wurden immer die voll entschuumltzen

Nukleoside verwendet OctanolWasser Verteilungskoeffizienten werden als Maszlig fuumlr

lie Lipophilie und damit fuumlr die Membrangaumlngigkeit in biologischen Systemen

angesehen (Gombar amp Enslein 1996 Leo at Al 1971) Verteilungskoeffizienten

werden mit log P angegeben Je groumlszliger der Wert von log P ist desto lipophiler sind

die untersuchten Substanzen Durch die Moumlglichkeit der Betrachtung der Lipophilie

eines gesamten Molekuumlls sind die Verteilungskoeffizienten besonderes fuumlr

pharmakologische Untersuchungen interessant

Aus den gemessenen Extinktionen der waumlszligrigen und der octanolischen Phasen

(siehe Experimentaler Teil) lassen sich die Verteilungskoeffizienten nach folgender

Formel berechnen

Log P=EOctanol EWasser

Dabei ist EOctanol die gemessene Extinktion der octanolischen Phase und EWasser die

Extinktion der waumlszligrigen Phase Tabelle 67 zeigt die gemessenen Werte der

einzelnen Nukleoside

Nukeobase der vermessenen Nukleoside Verteilungskoeffizient log P

Indol 072

4-Fluorindol 278

5-Fluorindol 245

6-Fluorindol 442

46-Difluorindol 554

7-Fluorindol 238

7-N-Purin 124

9-Deazapurin 287

Tabelle 67 Verteilungskoeffizienten der voll entschuumltzten Nukleoside

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 73

7 Spektroskopische Untersuchungen

der Oligonukleotide

71 UV-spektroskopische Untersuchungen

Mit Hilfe der UV-Spektroskopie kann man den Schmelzpunkt eines Nukleinsaumlure-

Duplex bestimmen Unter dem Schmelzpunkt eines Duplex versteht man die

Temperatur bei der genau die Haumllfte der Molekuumlle einer Probe noch als Duplex

vorliegt Die andere Haumllfte der Duplexe ist bei dieser Temperatur schon

aufgeschmolzen und liegt als Einzelstraumlnge vor Bei den UV-spektroskopischen

Untersuchungen macht man sich zu Nutze dass sich die Extinktion der

Nukleinsaumluren beim Uumlbergang von geordneter zur ungeordneter Struktur aumlndert

Diese Aumlnderung ist die Grundlage der temperaturabhaumlngigen UV-Spektroskopie

Durch Erhoumlhung der Temperatur wird der Duplex aufgeschmolzen und dabei durch

Aumlnderung der Basenstaplungswechselwirkungen der Heterozyklen der Nukleotide

die Extinktion veraumlndert Bei einem Uumlbergang von der geordneten Struktur (Duplex)

in eine ungeordnete Struktur (Knaumluel-Struktur) nimmt die Extinktion zu In diesem

Fall spricht man von Hyperchromizitaumlt Aus der Kurve die durch die Zunahme der

Hyperchromizitaumlt bei Temperaturerhoumlhung resultiert kann der Schmelzpunkt eines

Duplexes bestimmt werden Der Schmelzpunkt ist allerdings nicht nur von der Laumlnge

und Sequenz des Duplexes abhaumlngig sondern auch von der Salzkonzentration und

dem pH-Wert der Loumlsung in der die Probe vermessen wird Durch Erhoumlhung der

Salzkonzentration steigt auch der Schmelzpunkt an (Puglisi amp Tinoco 1989)

Abbildung 71 zeigt die Schmelzkurve des Duplexes aus den beiden unmodifizierten

Straumlngen S 1 und S 14 Bei beiden Straumlngen handelt es sich um 12mer RNA-

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 74

Straumlnge die in einem Phosphatpuffer mit 140 mM Natriumchlorid bei pH 70

vermessen wurden Zu erkennen ist der typische sigmoidale Verlauf der

Schmelzkurve Der Schmelzpunkt dieses Uumlberganges wurde mit 423degC bestimmt

Temperatur [degC]

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Extin

ktio

n

042

044

046

048

050

052

054

056

Abbildung 71 UV-Schmelzkurve des Duplexes aus S 1 und S 14

Das Ausmaszlig der Aumlnderung der Extinktion ist wellenlaumlngenabhaumlngig Das

Hypochromizitaumltsmaximum liegt fuumlr AT-Basenpaare bei 260 nm und fuumlr GC-

Basenpaare bei 276 nm (Abbildung 72) Fuumlr die Messung eines gemischten

Oligonukleotids liegt die optimale Wellenlaumlnge zwischen diesen Werten

Routinemaumlszligig wird meist bei 260 und 274 nm gemessen Charakteristisch fuumlr das

Schmelzen von Nukleinsaumlurestrukturen ist die Kooperativitaumlt des Prozesses

(Saenger 1984) dh das ein Nukleosid einen Einfluss auf die Konformation seines

Nachbarn ausuumlbt Wird ein Basenpaar getrennt so loumlsen sich auch die

Wasserstoffbruumlcken des benachbarten Basenpaares schnell auf Die Struktur der

Doppelhelix verschwindet und es entstehen ungepaarte Einzelstraumlnge Die

S 1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3acute

S 12 3acute-GAA AAG AAA GAA-5acute

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 75

Aufspaltung der Struktur beginnt meist an einem Ende der Doppelhelix und bewegt

sich schnell vergleichbar einem Reiszligverschluss durch die Helix Eine Folge der

Kooperativitaumlt des Schmelzvorganges ist die Tatsache dass kurze Oligonukleotid-

Komplexe nur nativ (geordnet) oder denaturiert (ungeordnet) vorliegen

Zwischenstufen jedoch nicht anzutreffen sind (Alles-oder-Nichts-Modell)

Abbildung 72 Wellenlaumlngenabhaumlngige Veraumlnderung der Extinktionskoeffizienten

von GC- und AT-Basenpaaren in DNA (Felsenfeld amp Hirschman 1965)

Aufgrund ihrer leichten Durchfuumlhrbarkeit der hohen Empfindlichkeit und der geringen

benoumltigten Substanzmengen ist die UV-Spektroskopie die Methode der Wahl zur

Bestimmung von Schmelzkurven von Oligonukleotiden Neben der UV-

Spektroskopie stehen allerdings auch noch andere Methoden wie zB die CD-

Spektroskopie zur Verfuumlgung

Allgemein gilt je houmlher der Schmelzpunkt desto stabiler ist die untersuchte Struktur

Neben der Bestimmung des Schmelzpunktes koumlnnen aus Schmelzkurven auch die

thermodynamischen Groumlszligen ΔH0 ΔS0 und ΔG0 gewonnen werden Es ist dabei zu

beachten dass diese Daten nur aussagekraumlftig sind wenn das Alles-oder-Nichts-

Modell uneingeschraumlnkt gilt und die Messung im thermodynamischen Gleichgewicht

durchgefuumlhrt wurde

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 76

72 Auswertung der UV-Schmelzkurven

721 Bestimmung des Schmelzpunktes

Die UV-Schmelzkurven wurden in einem Zweistrahl UV-VIS-Spektralphotometer

Cary 1 der Firma Varian gemessen Als Puffer diente ein Phosphat-Puffer der

Zusammensetzung 140 mM Natriumchlorid 10 mM Dinatriumhydrogenphosphat und

10 mM Natriumdihydrogen-phosphat mit einem pH-Wert von 70

Zur Messung wurde die Probenkuumlvette mit Puffer befuumlllt und beide zu

untersuchenden Straumlnge in einer Konzentration von je 2 microM einpipettiert Die

Aufnahme der Schmelzkurven erfolgte bei 260 und 274 nm (Nullabgleich bei 350 nm)

mit einer Heizrate von 05degCmin (Details zur Durchfuumlhrung der UV-

Schmelzexperimente siehe in Experimenteller Teil)

Zur Auswertung der Schmelzkurven muss zuerst Klarheit uumlber die Molekularitaumlt des

untersuchten Uumlbergangs und die Beschaffenheit der eingesetzten Sequenzen

bestehen (selbstkomplementaumlr oder nicht selbstkomplementaumlr) Alle in dieser Arbeit

untersuchten Sequenzen waren nicht selbstkomplementaumlr und der untersuchte

Uumlbergang Duplex Einzelstraumlnge ist jeweils bimolekularer Natur Die Molekularitaumlt

des Uumlbergangs laumlsst sich leicht aus dessen Konzentrationsabhaumlngigkeit ermitteln

Waumlhrend der Tm unimolekularer Reaktionen (zB Haarnadelschleife Knaumluel)

konzentrationsunabhaumlngig ist ist er bei bi- oder houmlhermolekularen Reaktionen stets

von der Konzentration abhaumlngig

Fuumlr die thermodynamische Analyse muss die Schmelzkurve eines Duplexes

(Extinktion als Funktion der Temperatur) (Abbildung 73a) in eine Darstellung des

Bruchteils des geordneten Zustandes (α) als Funktion der Temperatur uumlberfuumlhrt

werden (Abb 73d) (Marky amp Breslauer 1987) Zu diesem Zweck betrachtet man den

Schmelzvorgang unter Annahme eines Zwei-Zustands-Modells (Alles-oder-Nichts-

Modell) Dieses Modell geht davon aus dass die native Struktur mit der denaturierten

in einem Gleichgewicht ohne populierte Zwischenstufen steht Fuumlr die Transformation

von OD = f(T) in α = f(T) ist eine Anpassung von Basislinien an den oberen und

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 77

unteren linearen Bereich der Schmelzkurve notwendig (Abb 73c) Dies

beruumlcksichtigt die Temperaturabhaumlngigkeit der Extinktion Die Basislinienanpassung

erfolgt unter Annahme eines linearen Verhaltens und laumlsst sich wie folgt ausdruumlcken

ODu = mu middot T + bu

ODo = mo middot T + bo

(OD = Extinktion (engl absorbance) m = Steigung T = Temperatur b = Ordinaten-

schnittpunkt u = untere Basislinie o = obere Basislinie)

Wenn der untere oder obere Bereich der Schmelzkurve nur wenig ausgebildet ist so

ist eine korrekte Basislinienanpassung erschwert In einem solchen Fall ist die

Bestimmung thermodynamischer Parameter uumlber die Analyse der Kurvenform nicht

moumlglich da eine schlechte Anpassung der Basislinien die groumlszligte Fehlerquelle bei

dieser Art der Auswertung darstellt (Puglisi amp Tinoco 1989)

Da die gemessene Extinktion ein direktes Maszlig fuumlr die Anzahl der gestapelten Basen

ist laumlsst sich die OD = f(T) Kurve in eine α = f(T) Kurve umwandeln wobei α den

Bruchteil des geordneten Zustandes angibt Die Schmelztemperatur Tm ist als der

Wert definiert an dem gerade die Haumllfte der Molekuumlle denaturiert ist wo also α (T)

gerade 05 betraumlgt

α=[Oligonukleotide im geordneten Zustand][Gesamtmenge an Oligonukleotid]

α= ][OD][OD

[OD(T)]][OD

uo

o

Fuumlr die Assoziation eines nicht selbstkomplementaumlren dritten Stranges an eine

Doppelhelix gilt

S + S lt==gt D (D = Duplex S = Einzelstrang)

und

K = [D] [S]2

Die Gleichgewichtskonstante K dieses Vorgangs laumlsst sich unter der Voraussetzung

dass alle Straumlnge in gleicher Konzentration vorliegen in Werten von α ausdruumlcken

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 78

(1- α)middotctn middot (1- α)middotctn lt==gt α middot ctn

und

K = α middot ctn (1 α -)middotctn middot (1- α)middotctn

Eine Vereinfachung von letzte Gleichung und Anwendung auf eine beliebige

Molekularitaumlt liefert

K = α ctn (1- α) middot (ctn)n

mit ct = totale Strangkonzentration = [Strang 1] + [Strang 2] und n = Molekularitaumlt des

Uumlberganges

K = α (1- α)n middot (ctn)(n-1)

Fuumlr die Gleichgewichtskonstante gilt demnach am Punkt T = Tm mit α = 05

KT=Tm = 05 (05)n middot (ctn)(n-1) = 1 (ct2n)(n-1)

Letzte Gleichung ermoumlglicht die Berechnung der Gleichgewichtskonstanten am

Schmelzpunkt fuumlr eine Assoziationsreaktion jeglicher Molekularitaumlt zwischen nicht

selbstkomplementaumlren Sequenzen Im Falle einer bimolekularen Assoziation betraumlgt

n zwei und letzte Gleichung vereinfacht sich zu

KT=Tm = 1 (ct4) = 4 ct

Das bedeutet dass die Gleichgewichtskonstante K bei bimolekularen Reaktionen am

Tm alleine eine Funktion der totalen Strangkonzentration ct ist

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 79

Schmelzkurve

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

OD

26

0

040

042

044

046

048

050

052

054

Schmelzkurve - Fit

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

OD

26

0

040

042

044

046

048

050

052

054

Schmelzkurve

Fit

Schmelzkurve mit Basislinien

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

OD

26

0

042

044

046

048

050

052

Schmelzkurve

untere Basislinie

obere Basislinie

gegen T

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

alp

ha

00

02

04

06

08

10

Abbildung 73 a) UV-Schmelzkurve des Duplexes aus den Straumlngen S 2 und S 20

b) Uumlberlagerung Schmelzkurve und Fit c) Schmelzkurve mit unterer und

oberer Basislinie d) Transformierte Kurve α = f(T)

722 Bestimmung der thermodynamischen Daten

In diesem Abschnitt werden die gaumlngigsten Methoden zur Bestimmung der

thermodynamischen Daten aus spektroskopischen Untersuchungen erklaumlrt und in

ihren Vor- und Nachteilen gegeneinander abgewogen Die ihnen zugrundeliegenden

mathematischen Gleichungen werden hergeleitet

S 2 5acute-CUU UUC UUU CUU-3acute

S 20 3acute-GAA AA5FI AAA GAA-

5acute a) b)

c) d)

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 80

Sobald die Molekularitaumlt des untersuchten Uumlberganges bekannt ist koumlnnen

thermodynamische Parameter auf verschiedene Arten berechnet werden Unsere

Methode ist die so genannte vanacutet Hoff Auftragung von R ln K als Funktion von 1T

Eine zweite Moumlglichkeit besteht in der numerischen Differentiation von α nach T am

Punkt T = Tm Werden konzentrationsabhaumlngige Messungen durchgefuumlhrt bietet sich

die Auftragung von 1Tm gegen ln ct an Eine vierte Variante ist eine

Computergestuumltzte Anpassung einer Kurve an die Messwerte mit Hilfe eines

geeigneten Algorithmus

Methode 1 Auftragung von R ln K gegen 1T der vanacutet Hoff Plot

Werte fuumlr die Gleichgewichtskonstante K koumlnnen fuumlr jede Temperatur mit Hilfe von

Gleichung K = α (1- α)n middot (ctn)(n-1) und Einsetzen von zwei fuumlr die Molekularitaumlt n

berechnet werden Dabei werden im vanacutet Hoff Plot nur Punkte mit 015 α 085

verwendet da die Werte fuumlr K in diesem Bereich praumlzise sind Gleichung

ΔGdeg=-RT ln K gibt die Beziehung zwischen ΔG0 und K an

ΔG0 = ndashRT ln K

Die Umformung der Basisgleichung

ΔG0 = ΔH0 ndash TΔS0

zu

ΔS0 = (ΔH0 ndash ΔG0) T

Das liefert

ΔS0= (ΔH0 + RT ln K) T

Eine einfache Umformung fuumlhrt zu Gleichung

R ln K = ndashΔH0 middot 1T + ΔS0

Eine Auftragung von R ln K gegen 1T liefert als Steigung ndashΔH0 und als Ordinaten-

Schnittpunkt ΔS0 Ein Beispiel findet sich in Abb 74 Wenn ΔH0

temperaturunabhaumlngig ist sollte die Auftragung eine Gerade liefern Eine nichtlineare

vanacutet Hoff Auftragung kann mehrere Ursachen haben Die Temperaturabhaumlngigkeit

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 81

von ΔH0 eine schlechte Anpassung der Basislinien oder ein Uumlbergang der nicht

dem Alles-oder-Nichts-Modell folgt

R ln K gegen 1T

1T [1K]

000326 000328 000330 000332 000334 000336 000338 000340

R ln

K

0022

0024

0026

0028

0030

0032

0034

Berechnete Einzelwerte

Regressionsgerade

Abbildung 74 vanacutet Hoff Auftragung von R ln K gegen 1T (Methode 1) Beides am

Beispiel des Duplexes aus S 2 und S20

73 Ergebnisse der UV-Schmelzkurven

Fuumlr die Evaluierung des Einflusses des Nukleosidanaloga wurden die

komplementaumlren Straumlngen hybridisiert und die Schmelzpunkte der Duplexe

gemessen Die errechneten Werte gelten fuumlr die Dissozationsreaktion Bei den RNA

Duplexen handelte es sich immer um 12mer Oligonukleotide einzig die beiden

Straumlnge zur Kontrolle der Basenstapelungswechselwirkung sind 13mereDie in dieser

Arbeit synthetisierten Modifikationen werden zur besseren Uumlbersichtlichkeit mit

Abkuumlrzungen benannt (Abbildung 75)

r2 = 0998

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 82

OO

O OH

N

F

OO

O OH

NO

O

O OH

N

F

F

5FI 6FI4FI

OO

O OH

N

7FI

F

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abbildung 75 Verwendete Abkuumlrzungen fuumlr die in RNA eingebauten Nukleoside

Alle gemessenen Tm-Werte finden sich in Tabelle 71 Das natuumlrliche Basenpaar

Uracil-Adenin bildete uumlberraschend nicht den stabilsten Duplex sondern das

Basenpaar Uracil-Guanin Bei dem Basenpaar Uracil-Guanin handelt es sich um ein

bdquoWobble Basenpaarldquo Bei bdquoWobble-Basenpaarenldquo sind die Basen leicht

gegeneinander verschoben so dass das Wasserstoffbruumlckendonor-Akzeptor-

Verteilungsmuster der Nukleobasen wieder zueinander passt und zwei

Wasserstoffbruumlcken ausgebildet werden koumlnnen Die Verschiebung der beiden

Nukleobasen zu einem bdquoWobble-Basenpaarldquo und die daraus resultierenden

Wasserstoffbruumlcken sind in Abbildung 76 zu erkennen

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 83

N

N

O

O

R

H

NN

N

N

RH

O

Wobble Bassenpaar

H2N

Abbildung 76 Uracil-Guanin Basenpaar

Der Schmelzpunkt eines Oligonukleotid-Duplexes ist von der Laumlnge und Sequenz

des Duplexes sowie von der Saltzkonzentration und dem pH-Wert der Loumlsung

abhaumlngig Je laumlnger eine Sequenz ist und je reicher an G-C-Basenpaaren desto

stabiler ist ein Duplex Somit liegt auch die Schmelztemperatur houmlher Hohe

Salzkonzentrationen koumlnnen auch zu einer Steigerung der Duplexstabilitaumlt fuumlhren

(Puglisi amp Tinoco 1989) Aus diesem Grund werden die Tm-Wertmessungen unter

standardisierten Bedingungen (10 mM Phosphatpuffer mit 140 mM Natriumchlorid

bei pH 70) durchgefuumlhrt

Basenpaar 1Base

Basenpaar 2Base

Tm [ degC ] ΔHdeg [ kcal mol ]

TΔSdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

ΔGdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

4FI

AS 207 8900 816 74

A 251 686 603 83

C 241 887 807 80

G 214 556 480 76

U 210 757 685 72

5FI

AS 252 820 737 83

A 328 583 486 97

C 268 582 496 86

G 293 641 548 93

U 250 842 760 82

6FI

AS 335 555 453 102

A 371 851 745 106

C 346 954 840 154

G 355 1007 894 113

U 317 782 685 97

7FI

AS 264 823 737 86

A 344 544 445 99

C 248 800 718 82

G 246 741 823 83

U 298 738 643 95

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 84

46DFI

AS 253 677 593 84

A 338 569 477 92

C 320 583 489 94

G 302 604 507 97

U 290 727 635 92

I

AS 239 826 745 81

A 255 794 715 79

C 247 917 834 83

G 218 871 805 66

U 210 760 685 75

Tabelle 71 Schmelzpunkte und thermodynamische Daten von Basenpaaren aus Basen-analogen Nukleosiden und natuumlrlichen Nukleobasen

Um die Eigenschaften einer universellen Base zu uumlberpruumlfen wurden auch bei diesen

Untersuchungen alle vier moumlglichen RNA-Straumlnge verwendet

731 Fluorierte Indole

Alle erhaltenen Schmelzpunkte liegen unter denen der Duplexe natuumlrlicher

Basenpaare (Abbildung 77) Es kommt somit zu einer Destabilisierung der

Doppelhelix bei Einbau eines modifizierten Bausteines Die einzelnen Bausteine

wirken sich unterschiedlich auf die Stabilitaumlt der RNA aus Der 4-Fluoroindol-Baustein

hat den groumlszligten destabilisierenden Effekt Durch den Einbau von 4FI gegenuumlber

Adenosin wird der Schmelzpunkt um 218degC im Vergleich zu einem Uridin erniedrigt

Dies konnte durch das Fehlen der Wasserstoffbruumlcken und eventuell eine spezifische

Orientierung in Doppel-Strang erklaumlrt werden Es ist nicht einfach vergleichbar mit

Kristallpackung aber eine interessante Tatsache ist dass die gemessene FH

Abstaumlnde zwischen dem Fluoratom und einem Wasserstoffatom welches sich in

ortho-Position zu einem Fluoratom eines im Kristall gegenuumlberliegenden Molekuumlls

befindet laumlnger als Summe der van-der-Waals Radien von Fluor und Wasserstoff

sind in der Kristallpackung des 4-Fluorindol-Nukleosides

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 85

Abbildung 77 Graphische Vorstellung Fluorierte Indol-Nukleoside bei Paarung

mit natuumlrlichen Basen

Die stabilste Duplexe bildet das 6-Fluorindol-Nukleosid Die Destabilisierung im

Vergleich zu einem Uracil-Adenin Basenpaar ist beim 6-Fluorindol nur 57degC

Einfuumlhrung von zwei Fluoratomen in die schlechteste 4- und in die um besten

stabilisierende 6-Position verdeutlichen den Einfluss der Position des Fluoratoms auf

die Stabilitaumlt der Doppelhelix Die gemessenen Schmelzpunkte des 46-Difluorindol-

Nukleosides sind fast der arithmetische Mittelwert der zwei Nukleoside Gemessene

Werte variieren im Vergleich mit gerechneten Mittelwerten um plusmn3degC was fast im

Fehlerbereich liegt

Einfuumlhrung eines Fluors an der 5- oder 7-Position des Indols fuumlhrt zu einer

Stabilisierung der Doppelhelix um zwei bis fuumlnf Grad Celsius verglichen mit 4-

Fluorindol-Nukleosid Bei der Paarung von fluorierten Indolen mit einer Pyrimidin-

oder Purin-Base zeigt keine Analogie Beim 7-Fluorindol-Nukleosid sind die

resultierenden Schmelzpunkte bei der Paarung mit A und U houmlhere Werte als bei

der Paarung mit C und G Es ist deshalb denkbar welche Rolle die Position des

--------------------------------------------------------

---A-U

5FI 7FI I

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 86

Fluoratoms spielt Die Groszlige der eingebauten Modifikation hat deutlich keine

entscheidende Rolle

Aufgrund der Resultate der Schmelzkurven der RNA-Duplexe in denen fluorierte

Indole eingebaut sind kann festgestellt werden dass es sich bei diesen

Verbindungen nicht um universelle Basen handelt Bei der Basenpaarung von

natuumlrlichen Basen mit fluorierte Indole findet eine deutliche Unterscheidung zwischen

den natuumlrlichen Nukleosiden statt

Im Vergleich mit fluorierte Benzimidazole bilden fluorierte Indole die stabileren RNA-

Duplexe Wie bei den Benzimidazolen resultiert die Einfuumlhrung des Fluors in Position

6- mit der Bildung der stabilsten RNA-Duplexe Waumlhrend es sich bei 4-

Fluorbenzimidazol und 46- Difluorbenzimidazol um universelle Basen handeltist es

bei Indolen nicht der Fall

Zum Unterschied von Benzimidazolen deren Tm-Werte relativ nahe beieinander

liegen zeigen die Indole immer eine Paarungtendenz mit A

Aus den gemessenen Schmelzpunkten der einzelnen Basenpaare lassen sich die

Beitraumlge von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der einzelnen

fluormodifizierten Nukleoside berechnen Die Berechnung wird im Folgenden anhand

von 5FI beschrieben Fuumlr die Berechnung der Beitraumlge der Solvatation und der

Basenstapelungswechselwirkung werden die in Tabelle 72 aufgefuumlhrten

Schmelzpunkte benoumltigt

Basenpaar Tm [degC] ΔG0 [kcalmol]

1) AS ndash U 225 77

2) U ndash U 328 99

3) U ndash 5FI 250 82

4) 5FI ndash 5FI 279 92

5) 5FI ndash AS 252 74

Tabelle 72 Benoumltigte Daten zur Berechnung der Solvatations- und

Basenstapelungsbeitraumlge von 5FI

Fuumlr die Berechnung werden das Basenpaar aus dem abasischen Baustein AS und

einem Uracil (1) ein Basenpaar aus zwei Uracilen (2) ein Basenpaar aus einem

Uracil und 5FI (3) ein 5FI-5FI Basenpaar (4) und ein Basenpaar aus 5FI und einem

abasischen Baustein AS (5) betrachtet Der Beitrag durch veraumlnderte

Basenstapelungswechselwirkungen von 5FI zur Stabilitaumlt der Doppelhelix im

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 87

Vergleich zu einem Uracil laumlsst sich aus den Schmelzpunkten von (1) und (5) aus

Tabelle 72 berechnen Durch den Austausch von Uracil gegen 5FI nimmt der

Schmelzpunkt um 27degC zu Dies entspricht einer Zunahme der Stabilitaumlt der

Doppelhelix um 03 kcalmol Solvationseffekte brauchen bei diesem Austausch nicht

beachtet zu werden da es sich bei dem zweiten Nukleosid des Basenpaares um den

abasischen Baustein handelt der keine Nukleobase traumlgt und damit auch nicht an

der Nukleobase solvatisiert sein kann Es werden somit bei der Ausbildung der

Doppelhelix keine Wasserstoffbruumlcken geloumlst und damit treten auch keine negativen

Einfluumlsse durch Solvationseffekte auf die Stabilitaumlt des RNA-Duplex auf

Den Einfluss der Solvatation auf die Stabilitaumlt der Doppelhelix durch Einfuumlhrung eines

Fluorindol-Nukleosids 5FI laumlsst sich durch Vergleich der Eintraumlge (3) und (2) in

Tabelle 72 berechnen Tauscht man in einen Basenpaar aus zwei Uracilen ein Uracil

gegen 5FI aus so nimmt der Schmelzpunkt um 78degC ab Wie vorher berechnet

nimmt der Schmelzpunkt einer Doppelhelix aber um 27degC durch verstaumlrkte

Basenstapelungswechselwirkungen zu wenn ein Uridin durch 5FI ersetzt wird Der

destabilisierende Einfluss von 5FI auf die Stabilitaumlt einer Doppelhelix durch

Solvatationseffekte betraumlgt somit 27degC + 78degC und damit gleich 105degC Dies

entspricht 20 kcalmol

Die errechneten Werte koumlnnen durch Vergleich der Eintraumlge (3) und (4) in Tabelle 72

kontrolliert werden Wird das zweite Uridin durch 5FI in einem Basenpaar ersetzt so

sollten wie schon beschrieben keine weiteren destabilisierenden Einfluumlsse durch

Solvatationseffekte auf die Doppelhelix auftreten Durch verstaumlrkte Basenstapelungs-

wechselwirkungen sollte der Schmelzpunkt des 5FI-5FI Basenpaares um 27degC (03

kcalmol) houmlher als der Schmelzpunkt eines 5FU-U Basenpaares liegen Der

erwartete Schmelzpunkt liegt somit bei 277degC und die freie Enthalpie ΔG0 bei 92

kcalmol Die gemessenen Werte liegen bei 279degC und 85 kcalmol Die

Abweichung des Schmelzpunkts und der frein Enthalpie von dem berechneten Wert

von 02degC bzw 07 liegt im Fehlertoleranzbereich

Aus den gemessenen Schmelzpunkten der einzelnen Basenpaare lassen sich die

Beitraumlge von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der einzelnen

fluormodifizierten Nukleoside berechnen

Tabelle 73 zeigt die Beitraumlge von Solvatation und

Basenstapelungswechselwirkungen auf die Stabilitaumlt einer Doppelhelix bei Einbau

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 88

der in dieser Arbeit synthetisierten modifizierten Nukleoside Die Beitraumlge der

Modifizierten-Nukleoside beziehen sich auf einen Vergleich gegenuumlber Uridin

Nukleosid Stabilitaumltserhoumlhung durch

verstaumlrkte

Basenstapelungswechselwirkungen

Stabilitaumltsverlust durch

geringere Solvatation

4FI -18degC -03 kcalmol -100degC -24 kcalmol

5FI 27degC 06 kcalmol -105degC -23 kcalmol

6FI 110deg 25 kcalmol -121degC -27 kcalmol

7FI 37degC 09 kcalmol -69degC -15 kcalmol

46DFI 28degC 07 kcalmol -66degC -14 kcalmol

I 14degC 04 kcalmol -132degC -28 kcal

Tabelle 73 Beitraumlge von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der

modifizierten Nukleoside bei einfachem Einbau in eine RNA-

Doppelhelix

Es zeigt sich dass alle auszliger 4FImodifizierten Nukleoside die Stabilitaumlt einer

Doppelhelix durch verstaumlrkte Basenstapelungswechselwirkungen erhoumlhen durch

geringere Solvatation die Stabilitaumlt aber erniedrigen Die destabilisierenden

Solvatationseffekte sind dabei immer groumlszliger als die stabilisierenden

Basenstapelungswechselwirkungen Das 6-Fluorindol-Nukleosid zeigt die beste

Stabilisierung durch Basenstapelungswechselwirkungen mit 110degC aber

gleichzeitig zeigt mit 121degC eine deutlich houmlhere Destabilisierung als die anderen

Bausteine Der Ort der Fluorsubstitution fuumlr die Basenstapelungswechselwirkungen

zeigt einen groszligen Einfluss Es ist auch auffallend dass die

Basenstapelungswechselwirkungen des 4-Fluorindol-Nukleosids ein negativer Wert

hat Es ist moumlglich dass diese Modifikation eine spezifische Orientierung im RNA-

Dupplex hat Theoretisch ist nicht moumlglich die unterschiedliche Parameter zu

vergleichen aber dafuumlr spricht auch die Beobachtung dass die gemessenen FH

Abstaumlnde in Kristallpackung houmlher als die Summe der van-der-Waals Radien sind

Ausgehend davon dass noch keine negative Stacking ausgerechnet ist wurden die

drei 13mer RNA-Straumlnge synthetisiert um die Richtigkeit des erhaltenen Ergebnisses

zu uumlberpruumlfen Diese Straumlnge enthalten so genannte uumlberhaumlngende Enden (engl

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 89

bdquodangling endsldquo) Bei der Bildung des Duplex mit einem 12mer RNA Strang bleibt die

letzte Base ohne Paarungspartner Sie bewirkt eine Stabilisierung der Doppelhelix

durch Basenstapelungswechselwirkungen Andere Effekte treten nicht auf so dass

aus dem erhaltenen Schmelzpunkt sofort der Beitrag der

Basenstapelungswechselwirkung bestimmt werden kann Die synthetisierten 13mer

RNA Straumlnge enthielten die 6FI 7FI und 46DFI als uumlberhaumlngende Base Die

erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 74 zusammengefasst

Uumlberhaumlngende

Base

Tm [degC] ΔH0

[kcalmol]

TΔS0

[kcalmol]

(T=298 K)

ΔG0

[kcalmol]

(T=298 K)

6FI 112degC 877 850 27

7FI 40 851 842 09

46DFI 101 870 845 25

Tabelle 74 S 26 S27 und S28

Aus den Schmelzkurven der beiden Duplexe (S26 und S27) ergeben sich

stabilisierende Basenstapelungswechselwirkungen fuumlr 6FI von 112degC bzw 27

kcalmol und fuumlr 7FI von 40degC bzw 09 kcalmol Diese Ergebnisse stimmen unter

Beachtung der Fehlergrenzen mit den vorher ermittelten Ergebnissen uumlberein Im

Fall des Duplex mit 46DFI stimmen die Ergebnisse nicht Mit dieser Methoode

gemessene Schmelzpunkte des Duplexes haben keine feste Position in Dopelstrang

und damit keine Strischehinderungen

732 46-Difluorbenzimidazol- 46-Difluorindol- 7-N-Purin und 9-Deazapurin-

Nukleoside

Als Grundlage fuumlr die Synthese von fluorierten Indolen waren die Ergebnisse der

fluorierten Benzimidazole Obwohl die basische Struktur sich um ein Stickstoffatom

unterscheidet es ist keine richtige Analogie zwischen den zwei Serien gefunden Das

Forschungsfeld wurde danach durch die theoretischen Ausrechnungen mit Methoden

aus dem Bereich der strukturellen Bioinformatik Molekuumll-dynamiksimulationen und

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 90

freie Energie-Rechnungen ausgeweitet um diese Aumlnderung mit physikalischen

Eigenschaften zu erklaumlren Dadurch wurden noch zwei moumlgliche Nukleoside

modeliert 7-N-Purin und 9-Deazapurin In Abbildung 78 sind die Werte

Dipolmomente und die Elektronenverteilungen gezeigt

46DFBI (μ=307 D) 46DFI (μ=393 D)

7NP (μ=460 D) 9DP (μ=474 D)

Abbildung 78 Ausgerechnete elektrostatisches Feld und Dipol-Momente

Beim Vergleich der ausgerechneten Dipolmomente kann angemerkt werden dass

die Steigerung des Dipolmoments mit der Stabilitaumlt korreliert Von den Bildern in

Abbildung 78 fuumlr die Elektronenverteilungen man kann sehen dass durch

Entfernung einer Stickstoffatom im Fuumlnf-Ringsystem Elektronenverteilung nicht mehr

so deutlich ist

Alle synthetisierten Modifikationen wurden danach in dieselbe 12mer-Straumlnge

eingebaut mit allen vier natuumlrlichen Basen gepaart und die resultierenden

Schmelzpunkte der Duplexe gemessen Alle erhaltenen Schmelzpunkte liegen unter

denen der Duplexe mit natuumlrlichen Basenpaaren Die Ergebnisse sind in der Tabelle

75 gezeigt

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 91

Basenpaar 1Base

Basenpaar 2Base

Tm [ degC ] ΔHdeg [ kcal mol ]

TΔSdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

ΔGdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

46DFBI

AS 252 551 446 84

A 284 814 722 92

C 287 815 723 92

G 294 848 753 95

U 293 853 758 95

46DFI

AS 253 677 593 84

A 338 569 477 92

C 320 583 489 94

G 302 604 507 97

U 290 727 635 92

7N-Purin

AS 247 829 748 81

A 345 510 411 99

C 322 583 486 97

G 351 601 498 103

U 308 1051 960 91

9D-Purin

AS 248 658 576 82

A 358 547 446 101

C 350 675 571 104

G 354 555 454 101

U 331 950 851 99

Tabelle 75 Schmelzpunkte und thermodynamische Daten von Basenpaaren aus Basen-analogen Nukleosiden und natuumlrlichen Nukleobasen

Die Anfangsvoraussetzung hat sich durch die Paarung mit natuumlrlichen Basen

bestaumltigt Aus der Tabelle 75 kann man sehen dass alle Tm-Werte der 46-

Difluorindol-Nukleosid houmlher als die Tm-Werte des 46-Difluorbenzimidazols sind Die

Tm-Werte des 7-N-Purins sind auch houmlher als die Tm-Werte des 46-

Difluorbenzimidazols Die Steigerungen der Werte bei dem 7-N-Purin Baustein im

Vergleich mit 46-Difluorbenzimidazol sind ungefaumlhr so groszlig wie die Steigerungen 9-

Deazapurin im Vergleich mit dem 46-Difluorindol Baustein

In die Abbildung 79 sind die Tm-Werte graphisch vorgestellt

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 92

Abbildung 79 Graphische Vorstellung der Nukleoside bei Paarung mit

natuumlrlichen Basen

Abbildung 710 zeigt die normierten Schmelzkurven von RNA Duplexen mit

Basenpaaren aus A und 46DFBI 46DFBI 7NP und 9DP Es ist deutlich die geringe

Schwankung der Schmelzpunkte zu erkennen

0

5

10

15

20

25

30

35

40

A C G U

46DFBI7NP46DFI9DP

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 93

04

042

044

046

048

05

052

054

056

058

0 10 20 30 40 50 60

Temperatur [degC]

OD

26

0

9DP

7NP

46DFI

46DFI

Abbildung 710 Schmelzkurven von RNA Duplexen mit Basenpaaren von A und

46-DFBI 46-DFI 7NP und 9DP-Nukleobasen

Aus den erreichten Schmelzpunkten der einzelnen Basenpaare wurden die Beitraumlge

von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der einzelnen

Nukleosidanaloga berechnet

Tabelle 76 zeigt die Beitraumlge von Solvatation und

Basenstapelungswechselwirkungen auf die Stabilitaumlt einer Doppelhelix bei Einbau

der synthetisierten modifizierten Nukleoside Die Beitraumlge der Modifizierten-

Nukleoside beziehen sich auf einen Vergleich gegenuumlber Uridin

Nukleosid Stabilitaumltserhoumlhung durch

verstaumlrkte

Basenstapelungswechselwirkungen

Stabilitaumltsverlust durch

geringere Solvatation

46DFBI 27degC 07 kcalmol -62degC -13 kcalmol

7NP 22degC 04 kcalmol -42degC -12 kcalmol

46DFI 280deg 07 kcalmol -66degC -14 kcalmol

9DP 23degC 05 kcalmol -26degC -05 kcalmol

Tabelle 76 Ausgerechnete thermodynamische Daten

Wie bei den Indolen zeigt es sich dass alle modifizierten Nukleoside die Stabilitaumlt

einer Doppelhelix durch verstaumlrkte Basenstapelungswechselwirkungen erhoumlhen

durch geringere Solvatation die Stabilitaumlt aber erniedrigen Die destabilisierenden

Solvatationseffekte sind dabei immer groumlszliger als die stabilisierenden

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 94

Basenstapelungswechselwirkungen Das 46DFI zeigt die beste Stabilisierung durch

Stacking aber gleichzeitig die houmlchste Destabilisierung durch Solvatationseffekte

Den beiden Purin-Nukleoside zeigen deutlich niedrigere Solvatationseffekte als

46DFBI und 46DFI

Die Ausgerechneten Stacking-Werten fuumlr 46DFBI und 7NP unterscheiden sich um

01 kcalmol Die identische Abweichung zeigt auch 9DP von 46DFI

74 Enthalpie ndash Entropie Kompensation

Enthalpie-Entropie-Kompensationen sind ein weit verbreitetes Phaumlnomen in der

molekularen Erkennung (Searle amp Williams 1993 Gallicchio et al 1998) Ihr

Vorkommen ist von zentraler Bedeutung fuumlr sehr viele Vorgaumlnge des Lebens da

diese reversibel sein muumlssen Reversibilitaumlt bedeutet fuumlr diese Vorgaumlnge dass sie

trotz groszliger Enthalpie- und Entropie-Werte eine niedrige freie Enthalpie aufweisen

Bei Nukleinsaumluren tritt dies im Wechselspiel zwischen einerseits ausreichender

Stabilitaumlt der Doppelhelix zur Erhaltung der Struktur und Basenabfolge und

andererseits zur lokalen Oumlffnung der Doppelhelix aus Gruumlnden der Replikation auf

Die Gruumlnde wieso die Enthalpie-Entropie-Kompensation uumlberhaupt auftritt sind bis

zum heutigen Tage nicht abschlieszligend erforscht Molekulare Assoziationen sind

einerseits mit groszligen Exothermizitaumlten und andererseits mit einem starken Verlust an

Entropie verbunden Diese beiden sich kompensierenden Faktoren wurden in einer

Studie genauer auf ihre einzelnen Bestandteile hin untersucht (Searle amp Williams

1993) Dabei wurden eine Reihe von Gleichungen zur Beschreibung der einzelnen

Beitraumlge der Enthalpie Entropie und Freien Enthalpie aufgestellt

ΔGHelix = ΔGr + ΔGh +Δ Gs + ΔGhb

ΔHHelix = ΔHr + ΔHh + ΔHs + ΔHhb

ΔSHelix = ΔSr + ΔSh + ΔSs + ΔShb

(r = interne Rotoren h = hydrophobe Wechselwirkungen s =

Basenstapelungswechsel-wirkungen hb = Wasserstoffbruumlckenbindungen)

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 95

Durch die Einschraumlnkung der freien Rotationen werden fast ausschlieszliglich

entropische Beitraumlge der freien Enthalpie erniedrigt waumlhrend die Enthalpie dieses

Prozesses ungefaumlhr Null bleibt Der hydrophobe Effekt ist ebenfalls Entropie

getrieben Im Gegensatz dazu spielt die Enthalpie dabei fast keine Rolle Umgekehrt

ist die Ausbildung von Basenstapelungswechselwirkungen und Wasserstoffbruumlcken

mit groszligen enthalpischen Anteilen verbunden waumlhrend hierbei entropische Anteile

unbedeutend sind Die enthalpischen Anteile beruhen in der Hauptsache auf

elektrostatischen Faktoren waumlhrend die entropischen Anteile im Wesentlichen auf

dynamische Phaumlnomene zuruumlckgefuumlhrt werden koumlnnen

Beispiele nichtkompensierender Messungen zeigen dass Enthalpie-Entropie-

Kompensationen thermodynamisch nicht erforderlich sind (Gallicchio et al 1998)

Vielmehr beruhen Enthalpie-Entropie-Kompensationen auf einem bestimmten Muster

molekularer Wechselwirkungen

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 96

TS0 [kcalmol]

40 50 60 70 80 90 100

H

0 [kca

lm

ol]

40

50

60

70

80

90

r sup2 = 0977

Abbildun 711 Enthalpie-Entropie-Kompensation von allen vermessenen einfach modifizierten RNA Duplexen

Bei allen im Rahmen dieser Arbeit vermessenen RNA Duplexen wurde ebenfalls eine

Enthalpie-Entropie-Kompensationen festgestellt Abbildung 711 zeigt dieses

Ergebnis Die Regressionsgerade weist mit rsup2 = 0977 einen fast idealen Wert auf

Die Abweichungen der einzelnen Werte von der idealen Ausgleichgeraden liegen im

Bereich der Fehler der UV-Messungen

Enthalpie-Entropie-Kompensation

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 97

75 CD-spektroskopische Untersuchungen

Zur Untersuchung des Einflusses modifizierter Verbindungen auf die Struktur einer A-

Helix RNA wurden die CD-Spektren der modifizierten Duplexe aufgenommen und

analysiert

Die Circular Dichroismus(CD)-Spektroskopie ist eine optische Methode zur

Untersuchung der Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen chiraler Biomolekuumlle Sie beruht

auf der unterschiedlich starken Absorption von links und rechts polarisiertem Licht

durch optisch aktive Substanzen Bei dieser nicht destruktiven Meszligmethode wird die

wellenlaumlngabhaumlngige Elliptizitaumlt der Probe gemessen Diese ist uumlber die Intensitaumlt

des rechts bzw linkspolarisierten Lichts nach dem Absorptionsvorgang definiert und

haumlngt uumlber das Lambert Beeracutesche Gesetz mit den Extinktionskoeffizienten der

Probe zusammen In CD-Spektren wird die Elliptizitaumlt als Funktion der Wellenlaumlnge

aufgetragen Die resultierenden Werte werden je nach Vorzeichen als positiver bzw

negativer Cotton-Effekt bezeichnet Der groszlige Vorteil der CD-Spektroskopie liegt in

der Empfindlichkeit der Messung gegenuumlber Veraumlnderungen in der Struktur der zu

untersuchenden Molekuumlle der einfachen Durchfuumlhrbarkeit der Messung der

geringen Probenmenge und der bereits erwaumlhnten nicht destruktiven Natur der

Messung (Gray 1992)

Ein CD-Spektrum liefert allerdings keine genaue Strukturinformation sondern nur ein

strukturabhaumlngiges Gesamtbild Die Intensitaumlt und die Lage einzelner Banden kann

nur im Vergleich mit Spektren bekannter Strukturen interpretiert werden Es koumlnnen

jedoch zuverlaumlssige Aussagen uumlber die Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen von

Nukleinsaumluren gemacht werden da die entsprechende A- B- und Z-Form von

Helices charakteristische Spektren aufweisen (Woody 1995) Die A-Helix weist dabei

ein charakteristisches Maximum bei ca 260 nm auf und ein Minimum bei ca 240 nm

Waumlhrend sich die Form der Spektren nicht veraumlndert ist eine Verschiebung der

Maxima und Minima um einige Nanomter moumlglich Diese sind durch die

Sequenzabhaumlngigkeit der Absorption bedingt

Die im Rahmen dieser Arbeit durchgefuumlhrten CD-Untersuchungen wurden an einem

JASCO J-710 Spektrometer mit einem thermostatisierten Kuumlvettenhalter

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 98

durchgefuumlhrt Fuumlr die Messungen wurde der gleiche Puffer verwendet wie bei den

UVVIS-spektroskopischen Untersuchungen jedoch nur ein Fuumlnftel der

Probenmenge da fuumlr dieses Geraumlt kleinere Kuumlvetten zur Verfuumlgung standen

Die monomodifizierten Duplexe wurden im Wellenlaumlngebereich von 350-210 nm

untersucht Die vergleichenden Messungen erfolgten bei 10degC um zu gewaumlhrleisten

dass die beiden Oligonukleotid-Straumlnge vollstaumlndig als Duplex vorliegen Zudem

wurden die Messungen unter kontinuierlichem N2-Strom durchgefuumlhrt um eine

Kondensation von Luftfeuchtigkeit an der Glaswand der Kuumlvette und somit eine

Stoumlrung der Messung zu unterbinden

Abbildung 711 CD-Spektren der RNA-Duplexe mit Fluormodifizierteindolen

gepaart mit A

Alle in Abbildung 711 gezeigten CD-Spektren zeigen den fuumlr eine A-Helix

charakteristischen Kurvenverlauf Es ist eine deutlich houmlhere Elliptizitaumlt der 6FI

modifizierte Duplex bei dem Hauptmaximum festzustellen Dieses Hauptmaximum

zeigt dass dieser Strang eine bessere Stabilitaumlt hat

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

200 220 240 260 280 300 320 340

4FI

6FI

7FI

I

46DFI

5FI

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 99

Abbildung 712 CD-Spektren der RNA-Duplexe gepaart zwischen 46DFBI

46DFI 7NP 9DP und A

CD-Spektroskopische Untersuchungen wurden auch an RNA-Duplexen modifiziert

mit 46DFBI 46DFI 7NP und 9DP und mit A hybridisiert durchgefuumlhrt

Aus den Spektren laumlsst sich erkennen dass die Haupmaxima uumlber die Stabilitaumlt

aussagen Eine deutlich geringere Elliptizitaumlt wurde bei 46DFBI gemessen waumlhrend

das houmlchste Maximum bei 9DP ist Diese korreliert sehr gut mit gemessenen Tm-

Werten

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

190 210 230 250 270 290 310 330 350

λ [ nm ]

θ [

mg

rad

]

9NP

7NP

46DFI

46DFBI

8 PMF Berechnungen 100

8 PMF Berechnungen

Aufgrund der von Parsch und Engels 2002 (Parsch 2002) durchgefuumlhrten

Experimente konnte gezeigt werden dass 46-Difluorbenzimidazol (5) und 24-

Difluorbenzol (6) zwei universale Basen mit der niedrigsten Destabilisierung des RNA

12mers und den kleinsten Energie-Unterschieden in Bezug auf die

gegenuumlberliegende natuumlrliche Base sind Es wurde vermutet dass keine typischen

Wasserstoffbruumlcken zwischen der Fluorbase und der natuumlrlichen Base vorliegen

Vielmehr werden schwache dipolare C-FH-X-Wechselwirkungen als stabilisierende

Kraft vorgeschlagen (Parsch 2002) Um die zugrunde liegenden stabilisierenden

Kraumlfte der Fluorbasen bzw deren Universalitaumlt weiter zu untersuchen wurden

bdquoPotential of mean forceldquo (PMF) Berechungen mit Hilfe von Molekulardynamik(MD)-

Simulationen durchgefuumlhrt (siehe Methoden Teil) Diese untersuchten Basen-

Paarungen sind in Abbildung 82 gezeigt Zudem sollte geklaumlrt werden was der

stabilisierende Beitrag der Fluorsubstituenten im Vergleich zu Toluol ist Aufgrund der

Ergebnisse dieser Berechungen konnten neue bdquouniverselleldquo Basen vorhergesagt und

mit weiteren Experimenten validiert werden

81 Methoden

Die Berechnungen PMF (potential of mean force) wurden mit dem AMBER8

Molekular Simulationspaket ausgefuumlhrt (Case at al 2005) Strukturen von

natuumlrlichen Basen wurden von nucgen Modul AMBER uumlbernommen und modifiziert

durch Umtausch von Ribose mit Methyl-Gruppe Aumlhnlich natuumlrliche PurinPyrimidin

Basen wurden als Toluen 24-Difluorotoluen und 46-Difluoro-1-methyl-benzimidazol

8 PMF Berechnungen 101

modifiziert Alle Berechnungen wurden mit parm94 (Cornell at al 1995) und gaff

(Wang at al 2004) Parameter-Set ausgefuumlhrt Folgend RESP Methodologie (Bayly

1993) wurde die Atomladung von natuumlrlichen Basenanaloga bestimmt Im der Fall

natuumlrlichen Basen wurde die Atomladung der Methyl-Gruppe auf der glykosidische

Seit allgemein neutral gerichtet mit Atomladung der Base uumlbernommen von AMBER

Bibliothek

Nicht-natuumlrliche Basen wurden jeweils mit A und C gepaart Watson-Crick

Basenpaargeometrie wurde durch Uumlberlagerung auf die Struktur einer natuumlrlichen A-

Form RNA erhalten Um die Bewegungen der Basen gestapelten Konformationen

waumlhrend den Simulationen zu verhindern wurden vier Bindungswinkel angelegt nach

Referenz Stofer at al 1999 und exemplarisch in Abb81 gezeigt (gelbe Linien)

Aumlhnlich Propellerwinkel zwischen zwei Basen wurde in Order planer Konfiguration

eingeschraumlnkt (Abbildung 81 orange-Linien) Die Basen wurden in eine Box von

TIP3P(Jorgensen at al 1983) Wassermolekuumlle plaziert Molekular Dynamik (MD)

Simulationen wurden mit sander Modul von AMBER Programmpaket ausgefuumlhrt

mittels periodischer Randbedingungen und particle mesh Ewald method (PME)

(Dorden at al 1993) um weiterraumlumige elektrostatische Wechselwirkungen zu

bearbeiten Alle Simulationen wurden in NVT ensemble bei 300K ausgefuumlhrt mit

Zeitschritten von 2fs Zur Beschraumlnkung fuumlr alle Bindungen an denen H beteiligt sind

wurde der SHAKE (Ryckaert at al 1977) Algorithmus verwendet

PMF wurden mittels Umbrella Sampling (Torrie 1977) berechnet Hier wurde das

System eingeschraumlnkt auf engem Bereich der Koordinate bei Anwendung eines

quadratischen Potentials Vi(r) In unserem Fall der Abstand zwischen zwei

Atomringen wie das in Abb81 gezeigt ist (tiefrote Linie) wurde als

Reaktionskoordinate benutzt Von beeinflusst Haumlufigkeitverteilung Pi(r) erhalten fuumlr

jedes Intervall i PMF Wi(r) wurde Nachbearbeitung mittels WHAM erhalten (Bouzida

1992)

iiiBi CrVrPTkrW )()(ln)(

In dieser Methode sind Histogramme Pi(r) kombiniert und die Faktoren Ci werden

iterativ so angepasst dass eine optimale Loumlsung resultiert die die

8 PMF Berechnungen 102

Kontinuitaumltsbedingungen erfuumlllt Am Ende werden so die resultierende PMF vertikal

so verschoben dass die laumlngsten Distanzen Null werden Abstaumlnde r wurden von 3

bis 10 Ǻ in 1 Ǻ Schritte durchmustert wobei jeweils 200 ps Aumlquilibrierung vor dem

eigentlichen Durchmustern von mindestens 800ps fuumlr jedes Intervall erfolgte

Abbildung 81 Abstand zwischen zwei Atomringe

82 Ergebnisse und Diskussion

Die freien Energie Kurven der verschiedenen Basenpaarungen der Fluorbasen 5 und

6 jeweils gegen A und C sind in Abb 83 gezeigt Alle Kurven sind bei dem

maximalen simulierten Abstand zwischen den Basen auf Null gesetzt worden Wie

aufgrund des vorangegangenen Experiments (Parsch 2002) erwartet lassen sich

anhand der Energieprofile in Abb 83 keine Unterschiede in Bezug auf die

gegenuumlberliegende Base beobachten Der universale Charakter der Fluorbasen 5

und 6 wird in der Simulation wiedergegeben Die Basenpaarung mit 5 bzw 6 ist

allerdings mit +07 kcalmol unguumlnstig im Vergleich zu -31 kcalmol bei dem Watson-

Crick Basenpaar AU (Daten nicht gezeigt) Das erste Energieminimum der 5 bzw 6

Basenpaare liegt auch bei einem groumlszligeren Abstand zwischen den Basen als bei AU

(36 Aring vs 30 Aring) Dies laumlsst vermuten dass bei 5 bzw 6 keine klassischen

Wasserstoffbruumlcken wie bei einer Watson-Crick Basenpaarung vorliegen und

moumlglicherweise die Desolvatation der Fluorsubstituenten ein wichtiger

stabilisierender Faktor ist Um dies genauer zu untersuchen wurden PMF-

8 PMF Berechnungen 103

Berechnungen fuumlr die schwaumlchere universale Base ohne Fluorsubstituenten (Toluen)

durchgefuumlhrt

Auch fuumlr Toluen stimmen Simulation und Experiment dahingehend uumlberein dass sich

keine Unterschiede im Energieprofil in Bezug auf die gepaarte Base beobachten

lassen (Abbildung 83 schwarze und orangene Kurve) Die Basenpaarung mit

Toluen ist mit +16 kcalmol noch unguumlnstiger als die mit 46-Difluorbenzimidazol (5)

bzw 24-Difluorbenzol (6) Anhand der ungefaumlhr gleichen Energie (~19 plusmn 03

kcalmol) der

NN

N

NNH2

NN

N

NNH2

H3C

F

F CH3

N

NH2

H3C F

F

CH3O

N

NF

F

CH3H3C

N

NF

F

CH3N

NH2

H3C O

NN

N

NNH2

H3C

CH3

N

NH2

H3C OCH3

Abbildung 82 Mit MD untersuchte Basenpaare A-5 (blau) C-5 (rot) A-6 (gruumln) C-6 (magenta) A-Toluen (schwarz) und C-Toluen (orange)

8 PMF Berechnungen 104

3 4 5 6 7 8 9 10 11-1

0

1

2

3

4

5

6

7P

MF

[kcalm

ol]

r [Aring]

3 4 5 6 7 8 9 10 11-1

0

1

2

3

4

5

6

7P

MF

[kcalm

ol]

r [Aring]

Abbildung 83 Freie Energie Kurve fuumlr die Basenpaare A5 (blau) C5 (rot) A6

(gruumln) C6 (magenta) AToluen (schwarz) und CToluen (orange)

ersten Energiebarriere im PMF bei ca 47 Aring Abstand zwischen den gepaarten Basen

laumlsst sich schlieszligen dass bei allen in Abb 83 gezeigten Basenpaarungen der

Energieaufwand gleich hoch ist waumlhrend der Annaumlherung zwischen den Basen sich

befindendes Wasser zu verdraumlngen Der Unterschied in den PMF-Werten am ersten

Minimum muss also in den Interaktionen der Fluorsubstituenten in 46-

Difluorbenzimidazol bzw 24-Difluorbenzol im Vergleich zu Toluen liegen was auf

schwache dipolare C-FhellipH-X bzw XhellipH-C Wechselwirkungen hinweist die schon in

Referenz Justin 2004 beschriebenen wurden

83 Vorhersage

Aufgrund der identifizierten Stabilitaumltseigenschaften der Fluorbasen B und E und

unter Beruumlcksichtigung der Bioisosterie von in Heteroaromaten befindendem

Stickstoff und an einen Aromaten gebundenem Fluor wurden die ersten drei in

Tabelle 81 aufgefuumlhrten Verbindungen als alternative universelle Basen

8 PMF Berechnungen 105

N

N

N

N

CH3

vorgeschlagen Fuumlr jede der Basen wurden wieder PMFs fuumlr die Basenpaarung mit A

und C berechnet Anhand der errechneten freien Energien konnte 7-N-Purin als

vielversprechendste universelle Base

X = universale Base ΔG fuumlr XA [ kcalmol] ΔG fuumlr XC[ kcalmol]

CH3

NC

NC

049 005

CH3

O2N

O2N

-047 -091

075 098

N

N

N CH3

080 105

Tabelle 81 Vorgeschlagene alternative bdquouniverselleldquo Basen 24-Dicyanotoluen (blau) 24-Dinitrotoluol (rot) 7-N-Purin (gruumln) und 9-Deasapurin (magenta) und die Freie Energie ΔG berechnet aus jeweiligen PMFs

identifiziert werden (Tab 81) da sie die geringsten Unterschiede in den freien

Energien in Bezug auf die jeweils gepaarte Base aufweisen und die Energien in etwa

im Bereich von 5 und 6 liegen Neue Experimente wurden durchgefuumlhrt um die

vorhergesagten Eigenschaften der Purine zu validieren Fuumlr die aus den

Experimenten resultierenden potentiellen universellen Base 9-Deaza- und 7-N-Purin

wurden ebenfalls PMF-Berechungen durchgefuumlhrt (Tab 81 letzte Zeile)

8 PMF Berechnungen 106

84 Schlussfolgerung

Zusammenfassend laumlsst sich sagen dass die aus den Simulationen berechneten

relativen freien Energien fuumlr alle Basenpaarungen mit experimentellen Ergebnissen

dahingehend uumlbereinstimmen dass sie den universellen Charakter der

Basenanaloga betonen Die universellen Basen zeigen das gleiche freie Energie

Profil ungeachtet der gegenuumlberliegenden Base Es konnte gezeigt werden dass der

Energieaufwand fuumlr die Desolvatisierung der Basenpaare fuumlr Toluen und 46-

Difluorbenzimidazol 24-Difluorbenzol aumlquivalent sind Des Weiteren wurden

schwache aber attraktive C-FhellipH-X bzw XhellipH-C Dipolinteraktionen der Fluorbasen

als ausschlaggebend fuumlr die Stabilisierung der RNA identifiziert Im Vergleich zu

Watson-Crick Basenpaaren ist die Basenpaarung mit Fluorbasen eher unguumlnstig7-

N-Purin wurde aufgrund der durchgefuumlhrten Simulationen als potentielle universelle

Base identifiziert und durch die nachfolgenden Experimente als solche bestaumltigt

(siehe Kapitel 7) Auch die aus dem Experiment resultierende Base 9-Deazapurin

wurde von den Simulationen als universelle Base bestaumltigt

9 Zusammenfassung amp Ausblick 107

9 Zusammenfassung amp Ausblick

Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden modifizierte Nukleoside synthetisiert um

ihren Einfluss auf die Stabilitaumlt von RNA-Duplexen zu untersuchen

Bei den fluorierten Benzimidazol-Nukleosidanaloga handelt es sich um universelle

Basen die bei der Basenpaarung nicht zwischen den vier natuumlrlichen Nukleosiden

unterscheiden koumlnnen Die dabei auftretende Destabilisierung der RNA-Duplexe

sollte durch die Aumlnderung physikalisch-chemischer Eigenschaften vermindert

werden Durch die Synthese der fluorierten Indol-Nukleosidanaloga mit denselben

Fluoratompositionen sollte nachgewiesen werden welche Rolle ein ausfallendes

Stickstoffatom im Fuumlnfring-System spielt (Abbildung 91)

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

OO

O OH

AS

Abbildung 91 Synthetisierte Fluoroindol-Nukleosidanaloga

9 Zusammenfassung amp Ausblick 108

Weitere Untersuchungen wurden so entwickelt dass die zwei spC-F in 46DFBI wie

auch in 46DFI mit Stickstoffatomen getauscht wurden So wurde noch eine neue

Serie Nukleosidanaloga synthetisiert (Abbildung 92) Schlieszliglich wurde noch 1-

Desoxy-D-ribofuranose AS als absischer Baustein synthetisiert

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abbildung 92 Synthetisierte 7-N-Purin und 9-Deazapurin-Nukleoside

Die Synthese der Indol- und 9-Deazapurin-Nukleosidanaloga wurde uumlber eine

Glycsilierungsreaktion mit geeignet geschuumltzter Deoxyribose durchgefuumlhrt Dies

wurde uumlber vier Stufen ohne Aufreinigung aus Deoxyribose synthetisiert Die

entsprechenden Deoxy-nukleoside wurden danach in fuumlnf Schritten zu Ribo-

nukleosiden transformiert Nach der Entschuumltzung von Toluoyl-Gruppen wurden die

5acute- und 3acute-OH Gruppen sukzessiv geschuumltzt Nach simultaner 5acute-OH Entschuumltzung

und 3acute-OMs Eliminierung wurden die gewuumlnschten Ribonukleoside durch

katalytische Dihydroxilierung erhalten Die Darstellung der Verbindung 7NP erfolgte

uumlber die Silyl-Hilbert-Johnson-Reaktion Der abasische Baustein AS wurde

ausgehend von 235-Tri-O-benzyl-ribofuranose durch Dehydroxylierung und

anschlieszligende Entschuumltzung erreicht

Von allen Nukleosiden gelang es Kristalle aus Wasser oder Methanol zu erhalten

und roumlntgenkristallographisch zu untersuchen Die Kristallpackungen zeigten eine

sehr interessante Anordnung der Molekuumlle Alle Fluorindol-Nukleoside mit Ausnahme

von 7-N-Purin-Nukleosid 7NP zeigten nicht die fuumlr aromatische Systeme normale

Fischgraumlten-Struktur sondern eine Anordnung in der die Molekuumlle gegenuumlberliegen

Die Kristallpackung besteht abwechselnd aus hydrophilen und lipophilen Schichten

Die hydrophilen Schichten bestehen aus den Zuckeruntereinheiten und die lipophilen

9 Zusammenfassung amp Ausblick 109

aus den Fluoraromaten Die Zucker sind durch Wasserstoffbruumlcken miteinander

verbunden Fuumlr die Orientierung der Molekuumlle zueinander sind aber die Fluoratome

verantwortlich In der Kristallpackung von 7-Fluorindol-Nukleosid 7FI kann ein Fluor-

Wasserstoff-Abstand von nur 230 pm detektiert werden Dies ist deutlich kuumlrzer als

die Summe der van-der-Waals Radien von Fluor und Wasserstoff von 255 Aring Der

Abstand wird zwischen dem Fluor des einen Nukleosids und einem Wasserstoff

eines gegenuumlberliegenden Nukleosids gemessen Der Abstand von 230 Aring ist einer

der kuumlrzesten jemals in Kristallen gemessenen F-H Abstaumlnde des Typs Cspsup2-FH-

Cspsup2 Bedingt durch diesen kurzen Abstand kann von einer FH Wasserstoffbruumlcke

gesprochen werden Auf der anderen Seite in der Kristallstruktur von 4-Fluorindol-

Nukleosid 4FI konnte ein F-H Abstand von 269 Aring nachgewiesen werden welcher

deutlich laumlnger als die Summe der van-der-Waals Radien von Fluor und Wasserstoff

ist

Die Nukleoside wurden auf ihre Lipophilie hin untersucht Zu diesem Zweck wurden

Octanol-Wasser Verteilungskoeffizienten der Nukleoside gemessen Die fluorierten

Nukleoside zeigten im Gegensatz zu den nichtfluorierten Nukleosiden eine deutlich

groumlszligere Lipophilie

Nach Umsetzung der Nukleoside zu den Phosphoramiditen konnten diese

kupplungsfaumlhigen Monomere in den RNA-Festphasensynthesen eingesetzt und in

RNA 12mere eingebaut werden

Um den Einfluss der aromatischen Fluorosubstitutionen auf die thermodynamische

Stabilitaumlt von RNA-Duplexen zu untersuchen wurden UVVIS- und CD-

spektroskopische Messungen an monomodifizierten RNA 12meren durchgefuumlhrt Aus

den erhaltenen Schmelzkurven wurden die Schmelzpunkte bestimmt (Abbildung 93)

und die thermodynamischen Daten ausgerechnet

Die Anwendung hydrophober Fluorsubstituierter Nukleobasen fuumlhrte im Fall der

fluorierten Indol-Nukleoside zu Destabilisierung im Vergleich mit natuumlrlichen

Basenpaaren

9 Zusammenfassung amp Ausblick 110

Fluoriertre Indol-Nukleoside gepaart mit natuumlrlichen Basen

0

5

10

15

20

25

30

35

40

4FI 5FI 6FI 7FI 46DFI I

Tm

-We

rt [

degC]

A

C

G

U

Abbildung 93 Graphische Darstellung der Schmelzpunkte der RNA-Duplexe

Aus den folgenden Resultaten laumlsst sich zusammenfassen

1 Position der Fluoratom in fluorierten Indole spielt eine wesentliche Rolle fuumlr die

Stabilitaumlt des RNA-Duplex

2 6FI bildet die stabilste Basenpaaren mit natuumlrlichen Basen

3 Basenpaarung von 4FI traumlgt eine deutlich houmlhere Destabilisierung Fuumlr diese

Modifikation wurden auch die laumlngsten Abstandwerte zwischen C-FhellipH in der

Kristallpackung gemessen (Die Vermutung liegt nahe dass diese Base sich

auszligerhalb des Duplex befindet)

4 Alle Fluorindol-Basenanaloga zeigen die Tendenz zur Paarung mit Adenosin

5 Bei 46DFI handelt sich um universelle Base

Um noch weniger destabilisierende universelle Basen zu finden wurde das

Forschungsfeld mit Methoden aus dem Bereich der strukturellen Bioinformatik

Molekuumll-dynamiksimulationen und freie Energie-Rechnungen ausgeweitet

Resultierende Simulationen fuumlhrten zu zwei neuen Basen 7NP als Analogon zu

46DFBI und 9DP als Analogon zu 46DFI (siehe Kapitel 8) Theoretische

Rechnungen lieszligen sich bestaumltigen durch experimentelle Ergebnisse (Abbildund

94)

9 Zusammenfassung amp Ausblick 111

Modifizierte Basenpaare

0

5

10

15

20

25

30

35

40

A C G U

Tm

-Wert

[degC

]

46DFBI

7NP

46DFI

9DP

Abbildung 94 Graphische Darstellung der Schmelzpunkte der RNA-Duplexe

Die so entstandene Serie von Purin-Basenanaloga hat uns gezeigt dass der

Austausch von Fluoratomen durch Stickstoffatome stabilisierende Effekte bringt Die

chemischen Aumlnderungen beeinflussen die physikalischen Eigenschaften welche

dadurch Stabilisierung oder Destabilisierung des RNA-Duuplex dirigieren In

Abbildung 95 befinden sich ausgerechnete Dipolmomente

46DFBI (μ=307 D) 46DFI (μ=393 D) 7NP (μ=460 D) 9DP (μ=474 D)

Abbildung 95 Ausgerechnete elektrostatisches Feld und Dipolmomente

9 Zusammenfassung amp Ausblick 112

Somit koumlnnen wir fuumlr diese Serie folgendes resuumlmieren

46FI als universelles Base Analogon zu 46DFBI zeigt geringere

destabilisierende Effekte auf den 12mer RNA-Duplex

Umtausch von Fluoratomen in den beiden Basen (46DFI und 46DFBI)

resultiert in deutlich besserer Basenpaarung

Auserrechnete thermodynamische Parametern (von gemessenen Tm-Werten)

wurde ersichtlicht dass houmlhere Tm-Werte durch geringere Destabilisierung

aus Solvatation resultieren nicht aus erhoumlhten Stacking Effekten des RNA-

Duplex

Aus den in dieser Doktorarbeit gewonnenen Erkenntnissen eroumlffnen sich neue

interessante Arbeitsgebiete

Synthese der Triphosphate der modifizierten Nukleoside sowie enzymatische

Einbauversuche

Einbau der als universellen Basen erkannten Nukleoside in Ribozyme mit Test

der Enzymselektivitaumlt und Enzymaktivitaumlt

Der Einsatz der artifiziellen Nukleoside in der RNA Interferenz

10 Experimenteller Teil 113

10 Experimenteller Teil

101 Allgemeines

1011 Chromatographie

Fuumlr die Chromatographie (DC pDC und FC) wurden folgende Loumlsungsmittel

eingesetzt

Acetonitril pa

Ethylacetat technische Qualitaumlt wurde uumlber Calciumchlorid getrocknet und

destilliert

n-Hexan technische Qualitaumlt wurde bei Normaldruck destilliert

Isopropanol technische Qualitaumlt wurde bei Normaldruck destilliert

Methanol technische Qualitaumlt wurde bei Normaldruck destilliert

Methylenchlorid techn Qualitaumlt wurde uumlber Calciumchlorid getrocknet und

destilliert

Wasser reinst

1011a Duumlnnschichtchromatographie (DC)

Fuumlr die analytische Duumlnnschichtchromatographie wurden mit Kieselgel 60

beschichtete Aluminiumfolien mit Fluoreszenzindikator verwendet (Merck Nr 5554

02 mm Schichtdicke) die auf eine Groumlszlige von 2 - 5 10 cm zugeschnitten wurden

Die Laufstrecke betrug 8 - 9 cm Alle Rf-Werte wurden bei Kammersaumlttigung ermittelt

UV-aktive Substanzen wurden mit einer UV-Lampe bei einer Wellenlaumlnge von 254

10 Experimenteller Teil 114

nm detektiert Duumlnnschichtchromatogramme mit UV-inaktiven Zuckern wurden mit

einem Reagenz aus 10 konz Essigsaumlure 5 Anisaldehyd und 5 konz

Schwefelsaumlure in 75 igem waumlssr Ethanol bestrichen und mit einem Heiszligluftfoumln auf

etwa 300degC erhitzt Dabei faumlrbten sich die Verbindungen schwarz

Die Dimethoxytritylgruppe konnte durch Uumlberleiten von Salzsaumluredaumlmpfen detektiert

werden Es erfolgte eine Orangefaumlrbung

1011b Praumlparative Duumlnnschichtchromatographie (pDC)

Fuumlr die praumlparative Duumlnnschichtchromatographie wurde ein Chromatotron der Firma

Harrison Research (Modell 7924 T) verwendet Als Trennmaterial diente hierbei

gipshaltiges Kieselgel (Merck 60 PF254 Nr 7749) das in Schichtdicken von 1 2 bzw

4 mm auf entsprechende Glasplatten (Durchmesser 20 cm) aufgetragen wurde Die

Detektion der UV-aktiven Substanzen erfolgte bei einer Wellenlaumlnge von 254 nm

1011c Praumlparative Saumlulenchromatographie (Flash-Chromatographie FC)

Die Flash-Saumlulenchromatographie (Still et al 1978) wurde mit Kieselgel 60

(Korngroumlszlige 40-63 m Merck Nr 9385) als Trennmaterial durchgefuumlhrt Es standen

Saumlulen verschiedener Durchmesser zur Verfuumlgung Die Trennungen wurden wie bei

den Einzelverbindungen in Kapitel 7 beschrieben entweder isokratisch oder mit

Stufengradienten durchgefuumlhrt

1011d Hochleistungsfluumlssigkeitschromatographie (HPLC)

Die HPLC Aufreinigungen der Oligonukleotide wurden auf Anlagen von JASCO

durchgefuumlhrt Details sind in Kapitel 7 beschrieben Die Retentionszeiten der

ungeschuumltzten Nukleoside wurden ebenfalls auf der Anlage von JASCO bestimmt

Details sind in Kapitel 7 beschrieben

10 Experimenteller Teil 115

1012 Spektroskopie

1012a NMR-Spektroskopie

Die NMR-Spektren wurden auf den Geraumlten AMX 250 WH 270 und AMX 400 der

Firma Bruker aufgenommen Die chemische Verschiebung (ppm) wurde auf das

jeweilige Loumlsungsmittelsignal geeicht Als Loumlsungsmittel wurden DMSO-d6 mit =

249 ppm und CDCl3 mit = 727 ppm fuumlr die 1H-NMR-Spektren sowie DMSO-d6 mit

= 395 ppm und CDCl3 mit = 770 ppm fuumlr die 13C-NMR-Spektren verwendet Fuumlr

die 19F-NMR-Spektren in DMSO-d6 wurde CCl3F als Standard verwendet und auf ndash

1629 ppm geeicht Alle Spektren wurden bei einer Temperatur von 300 K

aufgenommen

1012b UVVIS-Spektroskopie

Die UV-Spektren wurden an einem UV-Spektralphotometer der Firma Varian (Modell

Cary 1) aufgenommen

1013 Massenspektrometrie

Die Massenspektren wurden auf Geraumlten der Firmen VG Analytical und VG Biotec

(heute Micromass) aufgenommen Fuumlr die Electrospray-Ionisation (ESI) stand eine

VG Platform II mit Quadrupol Analysator zur Verfuumlgung Spektren mit

matrixunterstuumltzter Laserdesorption Ionisation (MALDI) wurden auf einem

Flugzeitmassenspektrometer (VG Tofspec) entweder im linearen oder im

Reflectronmodus gemessen

10 Experimenteller Teil 116

1014 Elementaranalyse

Die Elementaranalysen wurden an einem Geraumlt der Firma Foss-Heraeus (CHN-O-

Rapid) durchgefuumlhrt

1015 Verwendete Chemikalien

1235 Tetra-O-acetyl--D-ribofuranose = -D-Ribofuranose-1235-tetraacetat

C13H18O9 [31828] Aldrich Nr 15902-6 98 Smp 81-83degC

12-Dichlorethan = Ethylenchlorid C2H4Cl2 [9896] Fluka Nr 03527 puriss absolut

uumlber Molekularsieb 995 H2O lt 0005 Sdp 84degC d = 1253

1-Butanol C4H10O [7412] Fluka Nr 19430 purum 98 Sdp 116-118degC d =

081

1-Methyl-2-pyrrolidinon C5H9NO [9913] Aldrich Nr 27045-8 gt 99 fuumlr die HPLC

Sdp(10 mm) 81-82degC d = 1028

1-Methylimidazol C4H6N2 [8211] Fluka Nr 67560 puriss 99 Sdp 195-197degC

d = 1033

1-Octanol C8H18O [13023] Fluka Nr 74848 fuumlr die UV-Spektroskopie 995 d

= 082

24-Difluorobenzaldehyd C7H4F2O [14211] Fluka Nr 36886 purum gt 970 Sdp

65-66degC d=1305

2-Deoxy-D-erythro-pentose C5H10O4 [13413] Fluka Nr 31170 purum 990

2-Fluoracetanilid C8H8FNO [15316] Lancaster Nr 1201 98 Smp 75-77degC

2-Fluorobenzaldehyd C7H5FO [12412] Fluka Nr 46550 purum gt 980 Sdp

172-174degC d=1187

44-Dimethoxytriphenylmethylchlorid = 44-Dimethoxytritylchlorid (DMTrCl)

C21H19ClO2 [33883] Merck Nr 818616 gt 99 Smp 120-123degC

4-Fluorobenzaldehyd C7H5FO [12412] Fluka Nr 46570 purum gt 980 Sdp

181degC d=1157

4-Fluoroindol C8H6FN [13514] Fluorochem Nr 005409

10 Experimenteller Teil 117

4-Methyl-benzoylchlorid=p-Toluoylchlorid CH3C6H4COCl [15459] Fluka Nr76220

purum 980 Sdp 225-227degC d=1169

4-Methyl-morpholin-4-oxid-Monohydrat C5H11NO2H2O [13516] Fluka Nr 67873

puriss 970 Smp 71-73degC

5-Fluoroindol C8H6FN [13514] Fluorochem Nr 006240

7-Fluoroindol C8H6FN [13514] Fluorochem Nr 005411

Acetonitril C2H3N [4105] Fluka Nr 00695 puriss 995 absolut uumlber

Molekularsieb H2O 001 Sdp 82degC d = 0782

Acetonitril C2H3N [4105] Fluka Nr 00709 puriss 995 absolut uumlber

Molekularsieb H2O 0001 Sdp 82degC d = 0782 (fuumlr die Synthese der

Phosphoramidite verwendet)

Acetonitril C2H3N [4105] Roth Nr 88252 995 fuumlr die HPLC Sdp 81-82degC d =

078

Acetylchlorid C2H3ClO [7850] Fluka Nr00990 puriss 990 Sdp 52degC d=1105

Aminomalonsaumlure-diethylester-hydrochlorid C7H13NO4HCl [21165] Fluka Nr

08360 purum gt 990 Smp 165-170degC

Ammoniak NH3 (g) [1703] Linde eingesetzt wie gekauft

Ammoniakloumlsung NH4OH [3505] Merck Nr 105426 32 reinst d = 088

Ammoniumchlorid NH4Cl [5349] Fluka Nr 09702 purum pa 99

Argon Qualitaumlt 48 Linde eingesetzt wie gekauft

Bortrifluorid-Ethyletherat BF3C4H10O [14193] Fluka Nr 15719 purum saumlurefrei

Sdp 128degC d = 113

Bromessigsaumlure-methylester C3H5BrO2 [15298] purum gt 970 Sdp 144-145degC

d=1664

Celite-Filtergel Fluka Nr 22139 Filterhilfsmittel leicht gegluumlht

Chloroform-d1 CDCl3 [12037] Deutero GmbH 998 Atom D stabilisiert mit Silber

Cyclohexen C6H10 [8215] Fluka Nr 29240 purum 99 stabilisiert mit ~001

26-Di-tert-butyl-p-kresol Sdp 81-84degC d = 081

Deuteriumoxid D2O Deutero GmbH 999 Atom D

Diethylether C4H10O [7412] Fluka Nr 31685 puriss 995 uumlber Molekularsieb

stabilisiert mit 26-Di-tert-butyl-p-kresol Sdp 35-36degC d = 0713

Diethylpyrocarbonat (DEPC) C6H10O5 [16214] Fluka Nr 32490 purum 97

Sdp 160-163degC d = 112

10 Experimenteller Teil 118

Diisopropylamin C6H15N [10119] Aldrich Nr 47122-4 995 d = 0722

Diisopropylethylamin (Huumlnigs Base DIPEA) C8H19N [12925] Aldrich Nr D12580-6

99 Sdp 127degC d = 0742

Dimethylsulfoxid-d6 (DMSO-d6) C2D6OS [8413] Groupe C E Saclay

998 Atom D

Dinatriumhydrogenphosphat Dodecahydrat Na2HPO412H2O [35814] Fluka Nr

71650 puriss pa kristallisiert

Dioxan C4H8O2 [8811] Riedel-de Haeumln Nr 33147 fuumlr Analyse 995

Essigsaumlure C2H4O2 [6005] Riedel-de Haeumln Nr 33209 998 Sdp 117-118degC

d = 1049

Essigsaumlureanhydrid C4H6O3 [10209] Fluka Nr 45830 puriss pa Sdp 138-140degC

d = 108

Ethanol C2H6O [4607] Riedel-de Haeumln Nr 32205 fuumlr Analyse

Formamidin-acetat CH4N2CldquoH4O2 [10411] Fluka Nr 47690 purum gt 980

Smp 160degC

Indol C8H7N [11715] Fluka Nr 57190 puriss 990 Smp 52-53degC

Isoxasol C3H3NO [6906] Fluka Nr 59948 purum gt 970 Sdp 193-95degC

d=1077

Kaliumhydroxid KOH [5611] Fluka Nr 60370 puriss pa Plaumltzchen 86

Kaliumhydroxid KOH [5611] Fluka Nr 60380 purum Pulver 85

Kupfer Cu [ 6355] Fluka Nr 61141 purum 99

Lithiumchlorid LiCl [4239] Fluka Nr 62480 purum pa

Magnesiumsulfat MgSO4 [12037] Riedel-de Haeumln Nr 13143 reinst getrocknet

Methanol CH4O [3204] Fluka Nr 65542 puriss gt 995 uumlber Molekularsieb

H2O 100 ppm Sdp 64-65degC d = 079

Methanol CH4O [3204] Riedel-de Haeumln Nr 32213 gt 998 max 005 H2O

Sdp 64-65degC d = 0792

Methansulfochlorid CH3ClO2S [11455] puriss 990 Sdp 53-55degC d=1476

Methylenchlorid = Dichlormethan CH2Cl2 [8493] Fluka Nr 66749 puriss gt 995

uumlber Molekularsieb H2O 50 ppm Sdp 40degC d = 1325

Molekularsieb 3 Aring Fluka Nr 69831

Natrium hydrid NaH [2400] Aldrich Nr 223441 purum 95 Smp 800degC

Natriumacetat C2H3O2Na [8203] Acros Nr 14961 techn gt 95

Natriumazid NaN3 [6501] Fluka Nr 71290 purum gt 990

10 Experimenteller Teil 119

Natriumcarbonat Na2CO3 [10599] Merck Nr 106395 mind 995 wasserfrei

Natriumchlorid NaCl [5844] Merck Nr 1540 gt 995

Natriumdihydrogenphosphat Dihydrat NaH2PO42H2O [15601] Fluka Nr 71500

purum pa kristallisiert

Natriumdithionit Na2 O4S2 [17411] Fluka Nr 71699 purum~85

Natriumethoxid C2H5ONa [6805] Fluka Nr 71210 techn gt 95

Natriumhydrogencarbonat NaHCO3 [8401] Fluka Nr 71630 purum gt 98

Natriumhydroxid NaOH [4000] Gruumlssing Nr 12155 99

n-Hexan C6H14 [8617] Fluka Nr 52766 puriss absolut uumlber Molekularsieb H2O

001 Sdp 69degC d = 0659

Palladiumhydroxid auf Kohle (Pearlmanacutes Katalysator) Fluka Nr 75990 puriss 10

Palladium

Phosphorpentoxid P2O5 [14194] Riedel-de Haeumln Nr 04113 985

Phosphortrichlorid PCl3 [13733] Riedel-de Haeumln Nr 04603 99 d = 157

Pyridin C5H5N [7910] Fluka Nr 82704 puriss gt 998 H2O lt 50 ppm uumlber

Molekularsieb Sdp 116degC d = 0983

Pyridin C5H5N [7910] Gruumlssing Nr 13057 gt 995 Sdp 115degC d = 0978 wurde

mind 2h uumlber CaH2 Ruumlckfluszlig gekocht und abdestilliert

Salzsaumlure HCl [3646] Riedel-de Haeumln Nr 30721 pa mind 37

Schwefelsaumlure H2SO4 [9807] Merck Nr 100731 95-97 Sdp 330degC d = 184

Silbernitrat AgNO3 [16988] Fluka Nr 85228 puriss pa 995

Stickstoff N2 [2801] Qualitaumlt 999 Linde eingesetzt wie gekauft

Sulfurylchlorid SO2Cl2 [13497] Aldrich Nr 15776-7 97 Sdp 68-70degC d = 1680

sym-Collidin = 246-Trimethylpyridin C8H11N [12118] Fluka Nr 27690 puriss pa

99 Sdp 170-172degC d = 0914

tert-Butyldimethylchlorsilan (TBDMSCl) 1 M Lsg in THF C6H15ClSi [15073] Fluka

Nr 19904 purum d = 0886

tert-Butyldiphenylchlorosilan (TBDPSCl) C16H19ClSi [27487] Fluka Nr 19938

purum gt 995 Sdp 90degC d=1074

Tetrabutylammoniumfluorid-Lsg (TBAFTHF) C16H36FN [26147] purum~1 M Lsg in

Tetrahydrofuran d=0908

Tetrahydrofuran C4H8O [7211] Fluka Nr 87371 puriss absolut uumlber

Molekularsieb 995

Toluol C7H8 [9214] Fluka Nr 89682 purum 99 Sdp 110-112degC d = 0866

10 Experimenteller Teil 120

Triethylamin (TEA) C6H15N [10119] Fluka Nr 90340 puriss pa gt 995 Sdp

88-89degC d = 0726

Triethylamin Trihydrofluorid C6H15N3HF [16121] Aldrich Nr 34464-8 98

d = 0989

Triethylsilan C6H16Si [11628] Fluka Nr 90550 purum gt 97 Sdp 105-110degC

d = 0732

Trifluormethansulfonsaumluretrimethylsilylester (Trimethylsilyltrifluormethansulfonat

TMSTf) C4H9F3O3SSi [22226] Fluka Nr 91741 purum 98 Sdp(11 mm)

39-40degC d = 1225

Wasserstoff H2 [201] Linde eingesetzt wie gekauft

α-D-Ribofuranose C5H10O5 [15013] Aldrich Nr R175-7 98

Die fuumlr die Abspaltung der Acetylschutzgruppen benoumltigte gesaumlttigte

ammoniakalische Methanolloumlsung wurde durch Einleiten von NH3 (g) in Methanol

(pa) bei ndash78degC fuumlr 30 Minuten hergestellt Die Loumlsung wurde bei ndash20degC aufbewahrt

Fuumlr die Oligonucleotidsynthesen

Acetonitril for DNA-synthesis PerSeptive Biosystems

Acetonitril amidite diluent PerSeptive Biosystems

Capping Reagenz PerSeptive Biosystems

Saumlulen mit CPG-Traumlgermaterial PerSeptive Biosystems

Deblock-Mix PerSeptive Biosystems

Oxidizer PerSeptive Biosystems

Phosphoramidite PerSeptive Biosystems

Sephadex PD10 Saumlulen mit G25 Material Amersham Pharmacia Biotech

1016 Eingesetzte Pufferloumlsungen

a) Fuumlr die Anionenaustausch-HPLC

Puffer A DEPC-Wasser mit LiOH auf pH 80 eingestellt

Puffer B Ansatz wie Puffer A und 4239 g (1 mol) Lithiumchlorid

10 Experimenteller Teil 121

b) Fuumlr die Aufnahme der UV-Schmelzkurven und CD-Spektren

Fuumlr die Aufnahme der UV-Schmelzkurven und die CD-spektroskopischen

Untersuchungen der Oligonukleotide wurde folgendes Puffersystem eingesetzt

140 mM Natriumchlorid (204 g NaCl) 10 mM Dinatriumhydrogenphosphat

Dodecahydrat (895 mg Na2HPO412H2O) und 10 mM

Natriumdihydrogenphosphat Dihydrat (390 mg NaH2PO42H2O) Nach Auffuumlllen

mit Wasser auf 250 ml wurde die angesetzte Loumlsung durch Zugabe von

Salzsaumlure (01 N) auf einen pH-Wert von 70 eingestellt Das verwendete Wasser

war mit Diethylpyrocarbonat (DEPC) vorbehandelt Dazu wurde eine 01 ige

Loumlsung angesetzt uumlber Nacht bei RT stehen gelassen und anschlieszligend 30

Minuten autoklaviert

10 Experimenteller Teil 122

102 Liste der synthetisierten Verbindungen

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-46-difluorindol 41

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-4-fluorindol 86

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-5-fluorindol 93

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-6-fluorindol 104

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-7-fluorindol 114

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-9-deaza-purin 67

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-indol 123

1-(2acute-desoxy-5`-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol

39

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-

fluorindol 85

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-

fluorindol 92

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-

fluorindol 103

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-

46-difluorindol 40

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 113

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-

indol 122

10 Experimenteller Teil 123

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-

deaza-purin 66

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol 84

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol 91

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol

102

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol

112

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 121

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin

130

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol 38

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol 83

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol 90

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-chloro-9-deaza-purin 128

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol 101

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol 111

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin 129

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 120

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 4-fluorindol

82

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-fluorindol

100

10 Experimenteller Teil 124

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 46-

difluorindol 37

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]-indol 119

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-chloro-9-

deaza-purin

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(5-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 5-fluorindol

89

1-[2acute-Desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 7-fluorindol

110

1acute-Desoxy-1acute-( 46-difluorindolyl )-β-D-ribofuranose 42

1acute-Desoxy-1acute-( 5-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 94

1acute-Desoxy-1acute-( 6-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 105

1acute-Desoxy-1acute-( 7-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 115

1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 48

1acute-Desoxy-1acute-( 9-deaza-purindolyl )-β-D-ribofuranose 68

1acute-Desoxy-1acute-( indolyl )-β-D-ribofuranose 124

1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose 49

1acute-Desoxy-5acute-O-(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 60

1-Desoxy-D-ribofuranose 75

235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose 74

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 46

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 9-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 47

10 Experimenteller Teil 125

35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid 36

35-Di-p-toluoyl-1-methyl-2-desoxy-D-ribofuranosid 35

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 5-fluorinolyl )

-szlig-D-ribofuranose 57

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 6-fluorinolyl )

-szlig-D-ribofuranose 58

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 46-

difluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 54

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-fluorinolyl )

-szlig-D-ribofuranose 59

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( inolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 55

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-N-purinolyl

) -szlig-D-ribofuranose 63

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 9-deaza-

purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 72

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- (44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 4-fluorinolyl ) -

szlig-D-ribofuranose 56

3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

10 Experimenteller Teil 126

3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

3-O-(2-Cyanethoxydiisopropylphosphin)-1-desoxy-5-O-(44acute-dimethoxy-

triphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-D-ribofuranose 79

46-Difluorindol 29

46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

4-Fluorindol 27

4-Fluorindol-2-carbonsaumlure 81

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 46-difluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 51

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 6-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 106

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 7-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 116

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 132

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( inolyl ) -szlig-D-ribofuranose 125

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

4-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 87

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

5-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 96

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

6-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 107

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

46-difluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 52

10 Experimenteller Teil 127

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

7-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 117

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

inolyl ) -szlig-D-ribofuranose 126

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 70

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

4-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 88

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

5-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 97

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

6-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 108

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

46-difluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 53

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

7-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 118

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

inolyl ) -szlig-D-ribofuranose 127

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

7-N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 62

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 71

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 4-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 50

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 5-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 95

10 Experimenteller Teil 128

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-

N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 61

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-1-desoxy-D-ribofuranose 76

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 78

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 77

6-Chloro-9-deaza-purin 32

6-Fluorindol 28

6-Fluorindol-2-carbonsaumlure 99

Methyl-2-azido-1-o-fluorobenzoyl-propenoat 80

Methyl-2-azido-1-p-fluorobenzoyl-propenoat 98

Methyl-46-difluorindol-carboxylat 26

Methyl-4-fluorindol-carboxylat 24

Methyl-6-fluorindol-carboxylat 25

10 Experimenteller Teil 129

103 Darstellung und Eigenschaften der Einzelverbindungen

Uumlbersicht

Darstellung des 4-Fluoroindol-Nukleosids 49 und des entsprechenden

Phosphoramidit 56

Darstellung des 5-Fluoroindol-Nukleosids 94 und des entsprechenden

Phosphoramidit 57

Darstellung des 6-Fluoroindol-Nukleosids 105 und des entsprechenden

Phosphoramidit 58

Darstellung des 46-Difluoroindol-Nukleosids 51 und des entsprechenden

Phosphoramidit 54

Darstellung des 7-Fluoroindol-Nukleosids 115 und des entsprechenden

Phosphoramidit 59

Darstellung des Indol-Nukleosids 124 und des entsprechenden

Phosphoramidit 55

Darstellung des 7-N-Purin-Nukleosids 48 und des entsprechenden

Phosphoramidit 63

Darstellung des 9-Deaza-purin-Nukleosids 68 und des entsprechenden

Phosphoramidit 72

10 Experimenteller Teil 130

Methyl-2-azido-1-o-fluorobenzoyl-propenoat 80

OCH3

N3

O

C10H8FN3O2 22119 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Die Loumlsung aus 286 ml (154 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol und 60

ml abs Methanol wurde auf ndash20degC abgekuumlhlt Eine Loumlsung aus 408 g (33 mmol) 2-

Fluorobenzaldehyd und 155 g (135 mmol) Methylazidoacetat in 34 ml abs Methanol

wurde uumlber 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsmischung wurde 2 Stunden bei ndash

20degC und uumlber Nacht bei +4degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde die heterogene

Mischung auf Eis (ca 200 ml) gegossen und gelassen bis Temperatur 5-10degC wird

Der weiszlige Feststoff wurde abgesaugt und Filterkuchen mit Wasser gewaschen Das

Produkt muss aufgrund seiner Instabilitaumlt sofort weiter umgesetzt werden

DC Rf=081 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

823 ( m 1H 4H ) 747 ( m 1H 6H ) 734 ( m 2H 3H 5H ) 700 ( s

1H 7H ) 388 ( s 3H OCH3 )

ESI(+) mz 2238 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 5430 H 365 N 1900

Gefunden C 5410 H 362 N 1900

10 Experimenteller Teil 131

Methyl-4-fluorindol-carboxylat 24

NH

COOMe

C10H8FNO2 19317 gmol

F

Das Rohprodukt Methyl-2-azido-1-o-fluorobenzoyl-propenoat wurde in 200ml Xylen

geloumlst und zwei Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet Der Ansatz wurde nun tropfenweise zu 200 ml

refluxierendem Xylen gegeben Die Reaktionsmischung wurde ca 4 Stunden

refluxiert bis kein N2 mehr entweicht Anschlieszligend wurde am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 423g ( 667 ) uumlber zwei Schritte

DC Rf=063 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1229 ( s 1H NH ) 735 ( m 2H 6H 7H ) 717 ( s 1H 3H ) 686 (

m 1H 5H) 392 (s 3H OCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 629 MHz DMSO-d6 )

16318 ( C=O ) 16211 ( C2 ) 15938 ( C6 ) 13803 ( C8 ) 12855 ( C9

) 124 36 ( C7 ) 11043 ( C5 ) 10875 ( C3 ) 9860 ( C4 ) 5247 (

OCH3 )

ESI(+) mz 1938 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 132

4-Fluorindol-2-carbonsaumlure 81

NH

COOH

C9H6FNO2 17915 gmol

F

417 g ( 216 mmol ) Methyl-6-fluoroindol-2-carboxylat wurde in 350 ml 2 N NaOH-

Loumlsung geloumlst Die Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Ruumlckfluss erhitzt Die

Reaktionsloumlsung wurde auf 0degC abgekuumlhlt und mit einer aumlquivalenten Menge

konzentrierter Salzsaumlure neutralisiert Die Loumlsung darf sich dabei nicht erwaumlrmen

Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten der abgesaugt und mit Eiswasser

gewaschen wurde

Ausbeute 395 g ( 98 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1209 (s 1H NH ) 729-719 ( m 2H 6H 7H ) 795 ( m 1H 3H )

339 (bs 1H COOH )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12077 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 1776 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 133

4-Fluorindol 27

NH

C8H6FN 13514 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

223 g (125 mmol) der 4-Fluorindol-2-carbonsaumlure wurden in 200 ml N-

Methylpyrrolidon geloumlst und mit 317 g (500 mmol) Kupferpulver versetzt Die

Reaktionsmischung wurde uumlber 12 Stunden bei 240degC gekocht Ein Argonstrom

wurde langsam und kontinuierlich durchgeleitet Anschlieszligend wurde die

Reaktionsmischung abgekuumlhlt und uumlber Celite filtriert Der Filterkuchen wurde mit

Ether gewaschen Das Filtrat wurde mit 500 ml Wasser versetzt und die Loumlsung vier

Mal mit Ether extrahiert Die organischen Extrakte wurden ein Mal mit Wasser und

ein Mal mit Brine gewaschen Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff

erhalten

Ausbeute 097 g ( 58 )

DC Rf=040 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

1141 ( bs 1H NH) 739 ( m 1H 2H ) 723 ( m 1H 7H ) 705 ( m

1H 6H) 676 ( m 1H 5H ) 649 ( d 1H 3H )

ESI(-) mz 1337( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 7110 H 448 N 1036

Gefunden C 7138 H 464 N 1044

10 Experimenteller Teil 134

35-Di-p-toluoyl-1-methyl-2-desoxy-D-ribofuranosid 35

R=p-Me-C6H4-CO

C22H24O6 38442 gmol

ORO

OR

OMe

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

934g 2-Desoxyribose (70mmol) wurden in 113 ml geloumlst und dazu wurden 19 ml

einer 1-igen methanolischen HCl-Loumlsung (frisch hergestellt aus 034 ml

Acetylchlorid in 20 ml absolutem Methanol) getropft Die Reaktionsmischung wurde

25 Minuten bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 4g NaHCO3 gequencht Die Loumlsung wurde abfiltriert und zur Trockne

eingeengt Der braune Sirup wurde zweimal mit Pyridin coevaporiert Das

Rohprodukt (1-Methyl-2-desoxy-Dribose) wurde in 56 ml abs Pyridin geloumlst und auf

0degC abgekuumlhlt 21 ml (150 mmol) p-Toluoylchlorid wurden innerhalb von 30 Minuten

zugetropft Die Reaktionsmischung wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur geruumlhrt

Anschlieszligend wurde die Loumlsung mit 150 ml Wasser versetzt und drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die organischen Extrakte wurden zwei Mal mit gesaumlttigter

waumlssriger NaHCO3-Loumlsung einmal mit 2N HCl und einmal mit Wasser gewaschen

Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Der orangefarbene Sirup wurde uumlber

Nacht im Oumllpumpenvakuum getrocknet

Ausbeute 2517 g ( 93 ) uumlber zwei Schritte

ESI (+) 4072 (M+Na)+

10 Experimenteller Teil 135

35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid 36

OO

O

O

O

1

23

4

5

6

7

8acute

8

9

9acute

1011 12

13

14

14acute

15

15acute

16

17

Cl

C21H21ClO5 38884 gmol

2517 g ( 655 mmol ) 35-Di-p-toluoyl-1-methyl-2-desoxy-D-ribofuranosid wurden in

40 ml Eisessigsaumlure geloumlst und in 60 ml einer gesaumlttigten Loumlsung von HCl in

Eisessigsaumlure ( frisch vorbereitet auf einem Eisbad von 98 ml Acetylchlorid und 24

ml Wasser in 49 ml Eisessigsaumlure ) langsam zugetropft Das Produkt bildete sich als

weiszliger Niederschlag Der Niederschlag wurde schnell abgesaugt und mit eiskaltem

Ether nachgewaschen Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 167g ( 655 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

798 ( d 2H J=90 Hz 8H 14H ) 788 ( d 2H J=90 Hz 8acuteH 14acuteH )

720 ( d 4H J= 78 Hz 9H 9acuteH 15H 15acuteH ) 640 ( d 1H J=47 Hz

1H ) 550 ( m 1H 3H ) 481 ( m 1H 3H ) 469-450 ( m 2H 5H )

301-270 ( m 2H 2H ) 240 ( s 3H CH3 ) 239 ( s 3H CH3 )

ESI(+) mz 3531 ( M-Cl )-

10 Experimenteller Teil 136

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 4-

fluorindol 82

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

N

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

084 g (62 mmol) 4-Fluorindol wurden in 80 ml abs Acetonitril geloumlst mit 232 mg

(97 mmol) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 289 g (744 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war

Ionenaustauscher wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 286 ( 944 )

DC Rf=029 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

795 ( m 4H HAr ) 745 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 732 -706 ( m 6H HAr

) 682 ( m 1H 5H ) 666 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 645 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=56 Hz J1acuteH 2`Hα=67 Hz 1acuteH ) 572 ( m 1H 3acuteH ) 476 ( m

2H 5acuteH ) 462 ( m 1H 4acuteH ) 289 ( m 1H 2acuteHβ ) 270 ( m 1H 2acuteHα )

247 ( s 3H Ar-CH3 ) 244 ( s 3H Ar-CH3 )

10 Experimenteller Teil 137

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3 )

-12179 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5100 ( M+Na )+

ElAnalyse Berechnet C 7146 H 534 N 287

Gefunden C 7119 H 549 N 303

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol 83

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

N

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

284 g (583 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 4-fluorindol wurden in 200 ml abs Methanol geloumlst und mit 690 ml

(372 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis pH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 108 g ( 74 )

DC Rf=057 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 138

764 ( d 1H J2H3H =34 Hz 2H ) 743 ( d 1H J7H6H=82 Hz 7H ) 712

( m 1H 6H ) 683 ( m 1H 5H ) 657 ( d 1H J2H3H=34 Hz 3H ) 637

( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=62 Hz J1acuteH2acuteHα=76 Hz 1acuteH ) 529 ( d 1H J=41 Hz

3acuteOH ) 489 ( t 1H J= 54 Hz 5acuteOH ) 435 ( m 1H 3acuteH ) 382 ( m

1H 4acuteH ) 353 ( m 2H 5acuteH ) 247 ( m 1H 2acuteHβ ) 241 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

13828 ( d J=448 Hz C4 ) 12592 ( C2 ) 12221 ( C6 ) 11915 ( CAr )

11705 ( CAr ) 106 96 ( C7 ) 10433 ( C5 ) 9913 ( C3 ) 8708 ( C4acute )

8471 ( C1acute ) 7064 ( C3acute ) 6176 ( C5acute ) 4013 ( C2acute )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2500 MHz DMSO-d6 )

-12249 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 2520 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6214 H 562 N 557

Gefunden C 6233 H 580 N 535

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-

fluorindol 84

N

F

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

094 g (375 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol

wurden in 20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt 11 ml (43 mmol) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb

10 Experimenteller Teil 139

von 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde 24 dann Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte

durch FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als

gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 160 g ( 874 )

DC Rf=051 ( CH2Cl2MeOH 991 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

759 ( m 4H HAr ) 752 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 739 ( m 13H HAr )

708 ( m 1H 6H ) 683 ( m 1H 5H ) 650 ( d 1H J= 34 Hz 3H )

641 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=66 Hz J1acuteH2acuteHα=79 Hz 1acuteH ) 540 ( d 1H J=45

Hz 3acuteOH ) 448 ( m 1H 3H ) 393 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( m 2H 5acuteH )

253 ( m 1H 2acuteHβ ) 232 ( m 1H 2acuteHα ) 098 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12247 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 4902 ( M+H )+

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-4-fluorindol 85

N

F

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi 56774 gmol

10 Experimenteller Teil 140

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

157 g (32 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-Ondashtert-buthyldiphenylsilylndashβ-D-erythro-

pentofuranosyl)-4-fluorindol wurden in 75 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf

0degC abgekuumlhlt und mit 5 ml (64 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung wurde

4 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und ein Mal mit

Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 162 g ( 89 )

DC Rf=051 ( n-HexanEtOAc 7525 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

774-712 ( m 13H HAr ) 682 ( m 1H 5H ) 659 ( d 1H J=33 Hz 3H

) 637 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=86 Hz J1acuteH2acuteHα=55 Hz1acuteH) 552 ( m 1H 3acuteH

) 433 ( m 1H 4acuteH ) 388 ( m 2H 5acuteH ) 307 ( s 3H SCH3 ) 272 (

m 2H 2acuteH ) 112 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3 )

-12187 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5683 ( M+H )+

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-4-fluorindol 86

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

N

F

10 Experimenteller Teil 141

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

157 g (28 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-

erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol wurden in 50 ml abs THF geloumlst und mit 104 ml

(104 mmol) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel 1 ChloroformMethanol982

2 ChloroformMethanol955 3 ChloroformMethanol982 Das Produkt wurde als

gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 060 g ( 93 )

DC Rf=047 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

775 ( d 1H J=40 Hz 2H ) 759 ( d 1H J=46 Hz 1acuteH ) 722 ( m 2H

6H 7H ) 691 ( m 1H 5H ) 661 ( d 1H J=40 Hz 3H ) 655 ( m 1H

3acuteH ) 621 ( m 1H 2acuteH ) 493 ( t 1H J=57 Hz 5acuteOH ) 487 ( m 1H

4acuteH ) 367 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-12240 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 2338 ( M+H )+

1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose 49

N

F

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

10 Experimenteller Teil 142

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

102g ( 44 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-4-fluorindol

wurden mit 162g ( 119 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und

in 50 ml eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 549 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 15 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und nochmals 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml

Wasser versetzt und zwei Mal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 079 g ( 68 )

DC Rf=021 ( CH2Cl2 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

766 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 742 ( d 1H J=83 Hz 7H ) 712 ( m 1H

6H ) 684 ( m 1H 5H ) 658 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 588 ( d 1H

J=61 Hz 1acuteH) 534 ( d 1H J=54 Hz 2acuteOH ) 514 ( s 1H 3acuteOH )

502 ( t 1H J=56 Hz 5acuteOH ) 426 ( d 1H J=50 Hz 2acuteH ) 408 ( m

1H 3acuteH ) 393 ( m 1H 4acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2504 MHz DMSO-d6 )

-12253 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2657 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 143

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 4-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 50

N

F

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

035 g (131 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 10 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 027 ml (197 mmol) Triethylamin und 053 g ( 157 mmol )

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 042 g ( 75 )

DC Rf= 055 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

752 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 746-682 ( m 16H HAr ) 655 ( d 1H

J=34 Hz 3H ) 592 ( d 1H J=52 Hz 1acuteH ) 550 ( d 1H J=61 Hz

10 Experimenteller Teil 144

2acuteOH ) 520 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 434 ( m 1H 2acuteH ) 415 ( m

1H 3acuteH ) 406 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 323 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12239 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5704 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 4-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 87

N

F

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

042 g (074 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 4-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin

geloumlst und mit 151 mg ( 089 mmol ) Silbernitrat und 104 ml ( 104 mmol ) einer 1 M

tert-Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

10 Experimenteller Teil 145

semipraumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanEtOAc15)

Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 016 g ( 31 )

DC Rf=054 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

754 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 747-681 ( m 16H HAr ) 659 ( d 1H

J=34 Hz 3H ) 595 ( d 1H J=62 Hz 1acuteH ) 511 ( d 1H J=52 Hz

3acuteOH ) 449 ( m H 2acuteH ) 411 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 374 ( s 6H OCH3

) 330 ( m 2H 5acuteH ) 071 ( s 9H SiC(CH3)3 ) -013 ( s 3H SiCH3 ) -

027 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15810 (d J=414 Hz C4 ) 14434 ( DMTr ) 14217 ( DMTr ) 13614 (

DMTr ) 13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute )7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -506 ( SiCH3 ) 19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12233 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 68434 ( M+H )-

10 Experimenteller Teil 146

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 4-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 88

N

F

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 4-

fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt ( fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- ( 6-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 015g ( 30 )

DC Rf= 051 (n-Hexan Ethylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

757 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 748-683 ( m 16H HAr ) 657 ( d 1H

J=34 Hz 3H ) 590 ( d 1H J=54 Hz 1acuteH ) 539 ( d 1H J=63 Hz

2acuteOH ) 428 ( m H 2acuteH ) 403 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 372 ( s 6H OCH3

) 315 ( m 2H 5acuteH ) 081 ( s 9H SiC(CH3)3 ) -005 ( s 3H SiCH3 ) -

001 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15810 (d J=394 Hz C4 ) 14462 ( DMTr ) 14484 ( DMTr ) 13891 (

DMTr ) 13529 ( DMTr ) 13005 ( CAr ) 12879 ( DMTr ) 12720 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12617 ( DMTr ) 12226 ( DMTr ) 12202 ( CAr )

11801 ( CAr ) 11720 ( CAr ) 11580 ( CAr ) 11390 (CAr ) 9988 (

10 Experimenteller Teil 147

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7328 ( C2acute ) 7185 ( C3acute ) 6304 (

C5acute ) 5507 ( OCH3 ) 2573 (SiC(CH3)3 cedil1734 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -501 ( SiCH3 ) 19F-NMR δ [ ppm] ( 2504 MHz DMSO-d6 )

-12234 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 68468 ( M+H )+

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- (44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 4-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 56

N

F

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 mg (0234 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (4-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 520microl (39 mmol) sym Collidin und 14 microl (018 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 78 microl (035 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

10 Experimenteller Teil 148

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 150 mg ( 73 )

DC Rf=041 032 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

741-653 ( m 36H HAr ) 591 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 462 ( m 2H

3acuteH ) 420 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 351 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 323 ( m 2H 3acuteH ) 262 ( m 4H OCH2 ) 118 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 078 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -022 -024 -046 -

048 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15081 und 14892 ( Verhaumlltnis 1 46 )

ESI(+) mz 90505 ( M+Na )+

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(5-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 5-

fluorindol 89

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

N

F

10 Experimenteller Teil 149

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 g (74 mmol) 5-Fluorindol wurden in 80 ml abs Acetonitril geloumlst mit 266 mg

(111 mmol) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 346 g (89 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde gequencht durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 bis die Reaktionsloumlsung neutral ist Ionenaustauscher

wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 335 ( 93 )

DC Rf=035 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

800 ( d 2H J=80 Hz o-Tol-H ) 791 ( d 2H J=80 Hz oacute-Tol-H )

786 ( m 2H HAr ) 737 ( m 5H HAr ) 692 ( ddd 1H J6H7H=89 Hz

J6H5F=110 Hz J6H4H=21 Hz 6H ) 659 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=61 Hz J1acuteH

2`Hα=68 Hz 1acuteH ) 653 ( d 1H J=31 Hz 2H ) 571 ( m 1H 3acuteH )

461 ( m 1H 4acuteH) 452 ( m 2H 5acuteH) 295 ( m 1H 2acuteHβ ) 270 ( m

1H 2acuteHα ) 246 ( s 3H Ar-CH3 ) 239 ( s 3H Ar-CH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3 )

-12411 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 5098 ( M+Na )+

ElAnalyse Berechnet C 7145 H 538 N 287

Gefunden C 7122 H 550 N 265

10 Experimenteller Teil 150

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol 90

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

N

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

320 g (657 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 5-fluorindol wurden in 250 ml abs Methanol geloumlst und mit 778 ml

(420 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde zwei Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 161 g ( 92 )

DC Rf=056 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

790 ( d 1H J2H3H =32 Hz 2H ) 771 ( m 1H 7H ) 735 ( m 1H 4H

) 703 ( d 1H J6H7H=87 Hz J6H4H=21 Hz J6H5F=102 Hz 6H ) 654 (

d 1H J2H3H=32 Hz 3H ) 640 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=69

Hz 1acuteH ) 532 ( d 1H J=41 Hz 3acuteOH ) 492 ( t 1H J= 52 Hz 5acuteOH

) 440 ( m 1H 3acuteH ) 386 ( m 1H 4acuteH ) 357 ( m 2H 5acuteH ) 257 (

m 1H 2acuteHβ ) 228 ( m 1H 2acuteHα )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 151

-12453 ( m 1F 5F )

ESI(-) mz 2498 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 6214 H 562 N 557

Gefunden C 6232 H 578 N 545

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-

fluorindol 91

F

N

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 g (64 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol wurden in 25

ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 19 ml (73 mmol) tert-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde 24 Stunden bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert und am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

Ausbeute 268 g ( 860 )

DC Rf=023 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

862 ( d 1H J=31 Hz 2H ) 750 ( m 12H HAr ) 695 ( ddd 1H

J6H7H=86 Hz J6H4H=21 Hz J6H5F=101 Hz 6H ) 645 ( m 2H 2H 1acuteH

10 Experimenteller Teil 152

) 544 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 453 ( m 1H 3acuteH ) 405 ( m 1H 4acuteH

) 385 ( m 2H 5acuteH ) 260 ( m 1H 2acuteHβ ) 238 ( m 1H 2acuteHα ) 104 ( s

9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-12476 ( m 1F 5F )

ESI(-) mz 4891 ( M-H )-

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-5-fluorindol 92

N

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi 56774 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

280 g ( 57 mmol ) 1-(2acute-desoxy-5acute-Ondashtert-buthyldiphenylsilylndashβ-D- erythro-

pentofuranosyl)-5-fluorindol wurden in 150 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 89 ml (114 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde vier Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und

einmal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

10 Experimenteller Teil 153

Ausbeute 289 g ( 89 )

DC Rf=020 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz CDCl3 )

755 ( m 4H HAr ) 738-715 ( m 9H HAr ) 684 ( m 1H 6H ) 637 ( d

1H J=30 Hz 3H ) 624 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=72 Hz J1acuteH2acuteHα=62 Hz 1acuteH)

543 ( m 1H 3`H ) 423 ( m 1H 4acuteH ) 371 ( m 2H 5acuteH ) 298 ( s

3H SCH3 ) 261 ( m 2H 2acuteH ) 105 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz CDCl3 )

-12440 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 5679 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6347 H 604 N 247

Gefunden C 6336 H 620 N 239

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-5-fluorindol 93

F

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

190 g (33 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-5-fluorindol wurden in 60 ml abs THF geloumlst und mit 122 (122

mmol) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde zwei Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt

Anschlieszligend wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 3 Chloroform

Methanol982 Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 154

Ausbeute 073 g ( 93 )

DC Rf=046 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

770 ( m 1H 6H ) 742 ( d 1H J=36 Hz 1acuteH ) 733 ( m 1H 2H )

703 ( m 2H 7H 3acuteH ) 652 ( m 2H 4H 2acuteH ) 615 ( d 1H J=31 Hz

3H ) 486 ( t 1H J=54 Hz 5acuteOH ) 480 ( m 1H 4acuteH ) 355 ( m 2H

5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-12444 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 2337 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6694 H 519 N 601

Gefunden C 6680 H 549 N 583

1acute-Desoxy-1acute-( 5-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 94

F

N

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

042 g (18 mmol) 1-(2`3`-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-5-fluorindol

wurde mit 067 g ( 49 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

30 ml eines Gemisches aus AcetonWasser 81 geloumlst Die Loumlsung wurde mit 226 ml

einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die Reaktionsmischung wurde

19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 10 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung gequencht und noch 15

Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 70 ml Wasser versetzt und zweimal

mit 150 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer eingeengt Die Aufreinigung erfolgte

10 Experimenteller Teil 155

durch FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als

farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 025 g ( 52 )

DC Rf=021 ( n-HexanEtOAc 12 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

770 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 740 ( d 1H J=81 Hz 7H ) 712 ( m 1H

6H ) 684 ( m 1H 4H ) 652 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 578 ( d 1H

J=62 Hz 1acuteH) 530 ( d 1H J=54 Hz 2acuteOH ) 518 ( s 1H 3acuteOH )

504 ( t 1H J=56 Hz 5acuteOH ) 436 ( d 1H J=50 Hz 2acuteH ) 409 ( m

1H 3acuteH ) 391 ( m 1H 4acuteH ) 362 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2504 MHz DMSO-d6 )

-12454 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2657 ( M-H )-

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 5-fluorindolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 95

F

N

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

035 g (131 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(5-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurde in 10 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 027 ml (197 mmol) Triethylamin und 053 g (157 mmol)

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

10 Experimenteller Teil 156

durch Zugabe von 3 ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 054 g ( 72 )

DC Rf= 045 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

761 ( m 1H HAr ) 759 ( d 1H J=30 Hz 2H ) 740-722 ( m 11H HAr

) 683 ( m 4H HAr ) 649 ( d 1H J=30 Hz 3H ) 591 ( d 1H J=60

Hz 1acuteH ) 549 ( d 1H J=62 Hz 3acuteOH ) 518 ( d 1H J=64Hz 2acuteOH )

435 ( m 1H 2acuteH ) 428 ( m 1H 3acuteH ) 407 ( m 1H 4acuteH ) 373 ( s

6H OCH3 ) 322 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-12455 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 5702 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 5-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 96

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

05 g (09 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(5-fluorindolyl)

-szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und

10 Experimenteller Teil 157

mit 187 mg (11 mmol) Silbernitrat und 13 ml (13 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das

Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc1018)

Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 019 g ( 32 )

DC Rf=041 ( n-Hexan Ethylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

773 ( m 2H HAr ) 755-739( m 11H HAr ) 691 ( m 4H HAr ) 689 (

d 1H J=31 Hz 3H ) 604 ( d 1H J=62 Hz 1acuteH ) 513 ( d 1H J=57

Hz 3acuteOH ) 460 ( m H 2acuteH ) 427 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 378 ( s 6H

OCH3 ) 342 ( m 2H 5acuteH ) 128 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 103 ( s 3H

SiCH3 ) 099 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-12437 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 6840 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 158

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 5-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 97

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

F

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (6-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (5-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 018g ( 30 )

DC Rf= 039 (n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750( m 2H HAr ) 737-717 ( m 11H HAr ) 680 ( m 4H HAr ) 645 (

d 1H J=31 Hz 3H ) 585 ( d 1H J=61 Hz 1acuteH ) 523 ( d 1H J=56

Hz 2acuteOH ) 429 ( m H 2acuteH ) 423 ( m 1H 3acuteH ) 396 ( m 1H 4acuteH )

368 ( s 6H OCH3 ) 327 ( m 2H 5acuteH ) 077 ( s 9H SiC(CH3)3 ) -

018 ( s 3H SiCH3 ) -033 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-12432 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 6842 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 159

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 5-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 57

N

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 mg (0234 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O- tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (5-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 520microl (39 mmol) sym Collidin und 14 microl (018 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 78 microl (035 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde dreimal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 147 mg ( 71 )

DC Rf=038042( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 160

766-737 ( m 28H HAr ) 700 ( m 8H HAr ) 611 ( d J=76 Hz 2H

1acuteH ) 444 ( m 2H 3acuteH ) 407 ( m 2H 2acuteH ) 395 391 ( s 12H

OCH3 ) 348 ( m 6H 5acuteH CH2CN ) 285 ( m 2H 4acuteH ) 270 ( m 4H

OCH2 ) 136 ( m 12H CH(CH3)2 ) 090 085 ( m 18H SiC(CH3)3 )

024 -001 -023 -026 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz CDCl3 )

15141 und 14863 ( Verhaumlltnis 1 37 )

MALDI mz 9083 ( M+Na )+

Methyl-2-azido-1-p-fluorobenzoyl-propenoat 98

OCH3

N3

O

F

C10H8FN3O2 22119 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Die Loumlsung aus 286 ml (154 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol und 60

ml abs Methanol wurde auf ndash20degC abgekuumlhlt Eine Loumlsung aus 408 g ( 33 mmol ) 4-

Fluorbenzaldehyd und 155 g ( 135 mmol ) Methylazidoacetat in 34 ml abs Methanol

wurde uumlber 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsmischung wurde zwei Stunden bei

ndash20degC und uumlber Nacht bei +4degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde die heterogene

Mischung auf Eis (ca 200ml) gegossen bis sie eine Temperatur von 5-10degC

erreichte Der weiszlige Feststoff wurde abgesaugt und der Filterkuchen mit Wasser

gewaschen Das Produkt musste aufgrund seiner Instabilitaumlt sofort weiter umgesetzt

werden

DC Rf=081 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

795 ( m 2H 2H 6H ) 726 ( m 2H 3H 2H ) 695 ( s 1H 7H ) 386 (

s 3H OCH3)

13C NMR 16423 ( C=O ) 16027 ( C8 ) 13282 ( C2 ) 13268 ( C6 ) 12940 ( C1

) 124 80 ( C4 ) 12335 ( C7 ) 11570 ( C3 ) 11536 ( C5 ) 5301 (

OCH3 )

10 Experimenteller Teil 161

19F-NMR δ [ppm] (2354 MHz DMSO-d6 )

-11071 ( s 1F p-F )

ESI(+) mz 2421 ( M+Na )+

Methyl-6-fluorindol-carboxylat 25

NH

COOMe

F

C10H8FNO2 19317 gmol

Das Rohprodukt Methyl-2-azido-1-p-fluorobenzoyl-propenoat wurde in 200ml Xylen

geloumlst und zwei Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet Der Ansatz wurde nun tropfenweise zu 200 ml

refluxierendem Xylen gegeben Die Reaktionsmischung wurde ca vier Stunden

gekocht bis sich das N2 nicht mehr entwickelte Anschlieszligend wurde es am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 467g ( 735 ) uumlber zwei Schritte

DC Rf=068 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1199 ( s 1H NH ) 769 ( dd 1H J=552 Hz J=882 7H ) 716 ( m

2H 3H 4H ) 696 ( m 1H 5H) 387 (s 3H OCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 629 MHz DMSO-d6 )

16318 ( C=O ) 16211 ( C2 ) 15938 ( C6 ) 13803 ( C8 ) 12855 ( C9

) 124 36 ( C7 ) 11043 ( C5 ) 10875 ( C3 ) 9860 ( C4 ) 5247 (

OCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11722 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 1916 ( M+H )-

ElAnalyse Berechnet C 6217 H 414 N 752

Gefunden C 6206 H 406 N 746

10 Experimenteller Teil 162

6-Fluorindol-2-carbonsaumlure 99

NH

COOH

F

C9H6FNO2 17915 gmol

462 g ( 242 mmol ) Methyl-6-fluoroindol-2-carboxylat wurden in 350 ml 2 N NaOH-

Loumlsung geloumlst Die Reaktionsmischung wurde zwei Stunden unter Ruumlckfluss gekocht

Die Reaktionsloumlsung wurde auf 0degC abgekuumlhlt und neutralisiert mit einer

aumlquivalenten Menge konzentrierter Salzsaumlure Die Loumlsung durfte sich dabei nicht

erwaumlrmen Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten der abgesaugt und mit

Eiswasser gewaschen wurde

Ausbeute 429g ( 99 )

DC Rf=033 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1297 ( bs 1H COOH) 1180 ( s 1H NH ) 766 (dd 1H J4H5H=88

Hz J4H6F=55 Hz 4H) 712 ( m 2H 3H 7H ) 651 (ddd 1H

J4H5H=88 Hz J5H6F=97Hz J7H5H=25 Hz 5H )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11786 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 1798 ( M+H )-

10 Experimenteller Teil 163

6-Fluorindol 28

NH

F

C8H6FN 13514 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

345 g (193 mmol) 6-Fluorindol-2-carbonsaumlure wurden in 250 ml N-Methylpyrolidon

geloumlst und mit 49 g (772 mmol) Kupferpulver versetzt Die Reaktionsmischung

wurde uumlber 12 Stunden bei 240degC refluxiert Ein Argonstrom wurde langsam und

kontinuierlich durchgeleitet Anschlieszligend wurde die Reaktionsmischung abgekuumlhlt

und uumlber Celite filtriert Der Filterkuchen wurde mit Ether gewaschen Das Filtrat

wurde mit 500 ml Wasser versetzt und die Loumlsung vier Mal mit Ether extrahiert Die

organischen Extrakte wurden einmal mit Wasser und einmal mit Brine gewaschen

Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und zur

Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 210 ( 81 )

DC Rf=038 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

812 ( bs 1H NH) 759 ( d 1H J2H3H=33 Hz 2H ) 718 ( dd 1H

J4H5H=87 Hz J4H6F=56 Hz 4H ) 707 ( dd 1H J7H5H=22 Hz

J7H6F=102 Hz 7H) 690 ( ddd 1H J4H5H=87 Hz J5H7H=22 Hz

J5H6F=101 Hz 5H ) 654 ( d 1H J2H3H=33 Hz 3H )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3)

-12183 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 1218 ( M+H )-

ElAnalyse Berechnet C 7111 H 444 N 1037

Gefunden C 7120 H 442 N 1050

10 Experimenteller Teil 164

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-

fluorindol 100

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

N F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

155g (115 mmol) 6-Fluorindol wurden in 150 ml abs Acetonitril geloumlst mit 415 mg

(173 mmol) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 536 g (138 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und nochmals 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde gequencht durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 bis die Reaktionsloumlsung neutral ist Ionenaustauscher

wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 520 ( 93 )

DC Rf=030 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

805 ( d 2H J=82 Hz o-Tol-H ) 796 ( d 2H J=82 Hz oacute-Tol-H )

759 ( d 1H J2H3H=33 Hz 2H ) 737 ( dd 1H J7H6F=102 Hz

J7H5H=21 Hz 7H) 730 ( d 2H J=80 Hz m-Tol-H ) 726 ( d 2H

J=80 Hz macute-Tol-H ) 693 ( ddd 1H J4H5H=88 Hz J5H7H=205 Hz

J5H6F=1005 Hz 5H ) 659 ( d 1H J2H3H=33 Hz 3H ) 641 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=60 Hz J1acuteH 2`Hα=72 Hz 1acuteH ) 574 ( m 1H 3acuteH ) 467 ( m

10 Experimenteller Teil 165

2H 5acuteH ) 461 ( m 1H 4acuteH ) 288 ( m 1H 2acuteHβ ) 269 ( m 1H 2acuteHα )

249 ( s 3H Ar-CH3 ) 245 ( s 3H Ar-CH3 )

ESI(+) mz 4888 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 7146 H 534 N 287

Gefunden C 7142 H 553 N 308

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol 101

N F

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

260g (534 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O- (4-methylbenzoyl)-szlig -D- erythro-

pentofuranosyl]- 6-fluorindol wurden in 200 ml abs Methanol geloumlst und mit 631 ml

(341 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde zwei Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 127 g ( 95 )

DC Rf=057 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 166

759 ( d 1H J2H3H =33 Hz 2H ) 752 ( dd 1H J4H5H=87 Hz J4H6F=

56 Hz 4H ) 747 ( dd 1H J7H5H=101 Hz 7H ) 690 ( ddd 1H

J4H5H=87 Hz J5H7H= 22 Hz J5H6F= 101 Hz 5H ) 651 ( d 1H

J2H3H=33 Hz 3H ) 633 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=64 Hz J1acuteH2acuteHα=72Hz1acuteH )

526 ( d 1H J=42Hz 3`OH ) 489 ( t 1H J= 53 Hz 5acuteOH ) 435 ( m

1H 3acuteH ) 381 ( m 1H 4acuteH ) 353 ( m 2H 5acuteH ) 247 ( m 1H 2acuteHβ )

221 ( m 1H 2acuteHα )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12084 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 2499 ( M-H )-

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-

fluorindol 102

N F

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

140g (56 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol wurden in 15

ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 165 ml (64 mmol) tert-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde 24 Stunden bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert und am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

10 Experimenteller Teil 167

Ausbeute 430 g ( 85 )

DC Rf=020 ( n-HexanEtOAc41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

765-715 ( m 14H Ar-H) 682 ( ddd 1H J4H5H=87 Hz J5H7H=22 Hz

J5H6F=101 Hz 5H ) 643 ( d 1H J= 32 Hz 3H ) 620 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=73 Hz 1acuteH ) 525 ( d 1H J=41 Hz 3acuteOH )

465 ( m 1H 3acuteH ) 397 ( m 1H 4acuteH ) 378 ( m 2H 5acuteH ) 257 ( m

1H 2acuteHβ ) 231 ( m 1H 2acuteHα ) 102 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 4902 ( M+H )+

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-6-fluorindol 103

N F

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi56774 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

250g (51 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-6-fluorindol wurden in 100 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf

0degC abgekuumlhlt und mit 8 ml (102 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung wurde

vier Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und einmal mit

Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4 getrocknet

und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

10 Experimenteller Teil 168

Ausbeute 287g ( 99 )

DC Rf=030 ( n-HexanEtOAc 41)

1H-NMR δ [ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

769-720 ( m 14H Ar-H ) 693 ( ddd 1H J4H5H=88 Hz J7H5H=23

Hz J5H6F= 94 Hz 5H ) 632 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=55 Hz J1acuteH2acuteHα=35

Hz1acuteH) 553 ( m 1H 3acuteH ) 434 ( m 1H 4acuteH ) 393 ( dd 1H

J5acuteHα5acuteHβ=114 Hz J4acuteH5acuteHα=32 Hz 5acuteHα ) 384 ( dd 1H J4acuteH5acuteHβ=42

Hz J5acuteHα5acuteHβ=114 Hz5acuteHβ ) 310 ( s 3H SCH3 ) 276 ( m 1H 2acuteHβ )

247 m 1H 2acuteHα ) 114 ( s 9H t-Bu )

13C NMR δ [ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

16118 ( CAr ) 15881 ( C4 ) 13642 ( CAr ) 13558 ( d J=106Hz C6 )

13248 ( CAr ) 12997 ( C8 ) 12792 ( CAr ) 12544 ( C3 ) 12438 ( CAr

) 12169 ( C9 ) 10925 ( C7 ) 9675 ( C2 ) 9645 ( C5 ) 8487 ( C1acute )

8390 ( C3acute ) 8027 ( C4acute ) 7668 ( C5acute ) 6338 ( C2acute ) 3844 ( SCH3 )

2692 ( SiC( CH3)3 ) 1924 ( SiC(CH3)3 )

ESI(+) mz 5685 ( M+H )+

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-6-fluorindol 104

N F

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

270g (48 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-6-fluorindol wurden in 70 ml abs THF geloumlst und mit 176 ( 176

mmol ) einer 1 M Tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde bei 50 C zwei Stunden lang unter Argon geruumlhrt

Anschlieszligend wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel 1

10 Experimenteller Teil 169

ChloroformMethanol982 2ChloroformMethanol9553 ChloroformMethanol982

Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 107g ( 97 )

DC Rf=051 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

755 ( m 2H 2H7H ) 737 ( d 1H J=34 Hz 1acuteH) 703 ( m 1H 4H)

691 ( ddd 1H J4H5H=86 Hz J5H7H=22 Hz J5H6F=99 Hz 5H ) 649 (

m 2H 3H3acuteH ) 613 ( m 1H 2acuteH ) 486 ( t 1H J=56 Hz 5`OH )

478 ( m 1H 4acuteH ) 352 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2501 MHz DMSO-d6 )

-12088 ( m 1F 6F )

ESI(+) mz 2339 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6694 H 519 N 601

Gefunden C 6685 H 534 N 612

1acute-Desoxy-1acute-( 6-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 105

N F

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

102g (44 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-6-fluorindol

wurde mit 162g (119 mmol) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

50 ml eines Gemisches aus Wasser und Aceton im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 549 ml einer 25ndashigen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 15 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und noch 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml

10 Experimenteller Teil 170

Wasser versetzt und dreimal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 079 g ( 68 )

DC Rf=021 ( CH2Cl2 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

758 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 753 ( dd 1H J4H5H=86 HZ J4H6F=56 Hz

4H ) 746 ( dd 1H J7H5H=21 Hz J7H6F=107Hz 7H ) 691 ( ddd 1H

J4H5H=86 Hz J5H7H=21 Hz J5H6F=97 Hz 5H ) 651 ( d 1H J=34 Hz

3H ) 581 ( d1H J=61 Hz 1acuteH ) 530 ( d 1H J=67 Hz 3acuteOH ) 512 (

d 1H J=50 Hz 2acuteOH ) 503 ( t 1H J=53 Hz 5acuteOH ) 419 ( m 1H

2acuteH ) 408 ( m 1H 3acuteH ) 390 ( m 1H 4acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH)

13C NMR δ [ ppm] ( 629 MHz DMSO-d6 )

16001 ( C2 ) 13570 ( C4 ) 126 58 ( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6

) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 ( C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute )

7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6142 ( C5acute )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2501 MHz DMSO-d6 )

-12095 ( s 1F 6F )

ESI(-) mz 2659 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 5842 H 528 N 524

Gefunden C 5833 H 530 N 517

Extinktionskoefizient ε260=6300 cm2mol-1

10 Experimenteller Teil 171

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 6-fluorindolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 106

N F

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

050 g (189 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(6-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurde in 15 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 035 ml (282 mmol) Triethylamin und 068 g (203 mmol)

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 062 g ( 58 )

DC Rf= 061 ( CH2Cl2MeOH 991 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

759-721 ( m 12H HAr ) 693 ( ddd 1H J4H5H=84 Hz J5H7H=20 Hz

J5H6F=93 Hz 5H ) 684 ( m 4H HAr ) 651( d 1H J=32 Hz 3H ) 590

( d 1H J=52 Hz 1acuteH ) 549 ( d 1H J=61 Hz 3acuteOH ) 518 ( d 1H

J=43 Hz 2acuteOH ) 431 ( m 1H 2acuteH ) 415 ( m 1H 3acuteH ) 406 ( m

1H 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 322 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12239 ( m 1F 6F )

ESI(+) mz 5704 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 172

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 6-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 107

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

N F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

050 g (088 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(6-fluorinolyl)

-szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und

mit 180 mg (104 mmol) Silbernitrat und 124 ml (124 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das

Rohrprodukt wurde zweimal mit Toluol coevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc1018)

Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 018 g ( 30 )

DC Rf=054 ( n-HexanEtOAc41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750-686 ( m 17H HAr ) 654 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 592 ( d 1H

J=62 Hz 1acuteH ) 506 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 443 ( m H 2acuteH ) 411

( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 373 ( s 6H OCH3 ) 327 ( m 2H 5acuteH ) 072 ( s

9H SiC(CH3)3 ) -012 ( s 3H SiCH3 ) -026 ( s 3H SiCH3 )

10 Experimenteller Teil 173

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15835 (d J=394 Hz C6 ) 14534 ( DMTr ) 14514 ( DMTr ) 13614 (

DMTr ) 13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -506 ( SiCH3 )

ESI(-) mz 68434 ( M+H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 6-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 108

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

N F

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (6-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

10 Experimenteller Teil 174

Ausbeute 017g ( 28 )

DC Rf=049 ( n-HexanEtOAc41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

752-722 ( m 16H HAr ) 684 ( ddd 1H J4H5H=84 Hz J5H7H=21 Hz

J5H6F=93 Hz 5H ) 653 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 588 ( d 1H J=51 Hz

1acuteH ) 536 ( d 1H J=65 Hz 2acuteOH ) 431 ( m 2H 2acuteH 3acuteH ) 403 (

m 1H 4acuteH ) 374 ( s 6H OCH3 ) 313 ( m 2H 5acuteH) 079 ( s 9H

SiC(CH3)3 ) 005 ( s 3H SiCH3 ) -012 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15605 (d J=394 Hz C6 ) 14539 ( DMTr ) 14524 ( DMTr ) 13600 (

DMTr ) 13570 ( DMTr ) 13030 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7632 ( C4acute ) 7325 ( C2acute ) 7170 ( C3acute )126 70

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10920 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -420 (

SiCH3 ) -486 ( SiCH3 ) 19F-NMR δ [ ppm] ( 2501 MHz DMSO-d6 )

-12079 ( s 1F 6F )

ESI(-) mz 68470 ( M+H )-

10 Experimenteller Teil 175

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 6-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 58

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

N F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 mg (018 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 250 microl (18 mmol) sym Collidin und 8 microl (01 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 65 microl (029 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit wurden

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 147 mg ( 71 )

DC Rf=036 031( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 176

754-671 ( m 36H HAr ) 578 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 454 ( m 2H

3acuteH ) 415 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 349 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 319 ( m 2H 3acuteH ) 272 ( m 4H OCH2 ) 120 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 073 072 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -005 -008 -015 -

032 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15063 und 14874 ( Verhaumlltnis 1 36 )

ESI(-) mz 8847 ( M+H )+

Methyl-46-difluorindol-carboxylat 26

NH

COOMe

F

F

C10H7F2NO2 21116 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Die Loumlsung aus 121 ml (653 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol und 30

ml abs Methanol wurde auf ndash20degC abgekuumlhlt Eine Loumlsung aus 200 g (141 mmol)

24-Difluorbenzaldehyd und 75 g (653 mmol) Methylazidoacetat in 17 ml abs

Methanol wurde uumlber 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsmischung wurde zwei

Stunden bei ndash20degC und uumlber Nacht bei +4degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

heterogene Mischung auf Eis (ca 300 ml) gegossen bis eine Temperatur von 5-10degC

erreicht wurde Der weiszlige Feststoff wurde abgesaugt und Filterkuchen mit Wasser

nachgespuumllt Das Produkt ist instabil und musste gleich verwendet werden Das

Rohprodukt Methyl-2-azido-o-p-difluorobenzoyl-propenoat wurde in 50 ml Xylen

geloumlst und zwei Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet Der Ansatz wurde nun tropfenweise zu 200 ml

refluxierendem Xylen gegeben Die Reaktionsmischung wurde ca 4 Stunden

gekocht bis kein N2 mehr entwickelte Anschlieszligend wurde am Rotationsverdampfer

10 Experimenteller Teil 177

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 217 g ( 73 ) uumlber zwei Schritte

DC Rf=049 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

1236 ( s 1H NH ) 716 ( m 1H 7H ) 704 ( m 1H 3H ) 692 ( ddd

1H J7H5H= 20 Hz J4F5H=83 Hz J6F5H=83 Hz 5H) 389 (s 3H OCH3

)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11665 ( m 1F 6F ) -11420 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2096 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 5688 H 334 N 663

Gefunden C 5704 H 341 N 648

46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

NH

COOH

F

F

C9H5F2NO2 19714 gmol

65 g ( 308 mmol ) Methyl-46-difluoroindol-2-carboxylat wurden in 450 ml 2 N

NaOH-Loumlsung geloumlst Die Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Ruumlckflss

gekocht Die Reaktionsloumlsung wurde auf 0degC abgekuumlhlt und neutralisiert mit einer

aumlquivalenten Menge konzentrierter Salzsaumlure Die Loumlsung darf sich dabei nicht

erwaumlrmen Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten der abgesaugt und mit

Eiswasser gewaschen wurde

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

825 ( bs 1H NH ) 710 ( s 1H 3H ) 702 (dd 1H J7H6F=94Hz

J5H7H=13 Hz 7H ) 691 ( ddd 1H J5H4F= 104 Hz J5H6F=104 Hz

J5H7H=20 Hz 5H) 342 ( bs 1H COOH )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 178

-11691 ( m 1F 6F ) -11482 ( m 1F 4F )

MALDI mz 19792 ( M+H )+

46-Difluorindol 29

NH

F

F

C8H5F2N15313 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

500 g (254 mmol) der 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure wurde in 300 ml N-

Methylpyrrolidon geloumlst und mit 646 g (1016) mmol Kupferpulver versetzt Die

Reaktionsmischung wurde uumlber 12 Stunden bei 240degC gekocht Ein Argonstrom

wurde langsam und kontinuierlich durchgeleitet Anschlieszligend wurde die

Reaktionsmischung abgekuumlhlt und uumlber Celite filtriert Der Filterkuchen wurde mit

Ether gewaschen Das Filtrat wurde mit 500 ml Wasser versetzt und die Loumlsung vier

Mal mit Ether extrahiert Die organischen Extrakte wurden ein Mal mit Wasser und

ein Mal mit Brine gewaschen Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff

erhalten

Ausbeute 194 g ( 50 )

DC Rf= 043 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

735 ( d 1H J=26 Hz 2H ) 704 ( dd 1H J5H7H=21 Hz J7H6F=96 Hz

7H ) 677 ( ddd 1H J7H5H= 21 Hz J4F5H=104 Hz J6F5H=104 Hz 5H)

645 ( d 1H J=20 Hz 3H ) 346 ( bs 1H NH )

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

15960 ( C4 ) 15722 ( C6 ) 13785 ( C5 ) 12667 ( C8 ) 12298 ( C3 )

11678 ( C9 ) 10991 ( C7 ) 9732 ( C2 )

ESI(-) mz 15224 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 179

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 46-

difluorindol 37

OTolO

OTol

C29H25F2NO5 50551 gmol

N F

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 g ( 653 mmol ) 46-Difluorindol wurden in 100 ml abs Acetonitril geloumlst mit 235

mg ( 980 mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 305 g (784 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war

Ionenaustauscher wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 327 g ( 99 )

DC Rf=033 (n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

800 ( d 2H J=82 Hz o-Tol-H ) 786 ( d 2H J=82 Hz oacute-Tol-H )

763 ( d 1H J= 35 Hz 2H ) 753 ( dd 1H J7H6F=96 Hz J7H5H=17 Hz

7H) 750 ( d 2H J= 16 Hz m-Tol-H) 737 ( d 2H J= 82 Hz macute-Tol-

H) ( ddd 1H J7H5H= 17 Hz J4F5H=94 Hz J6F5H=94 Hz 5H) 659 ( m

2H 1acuteH 3H ) 612 ( m 1H 4acuteH ) 455 ( m 2H 3acuteH 5acuteH ) 294 ( m

1H 2acuteHβ ) 270 ( m 1H 2acuteHα ) 241 ( s 3H Ar-CH3) 237 ( s 3H Ar-

CH3)

10 Experimenteller Teil 180

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11900 ( m 1F 6F ) -11801 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5279 ( M+Na )+

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol 38

N F

F

OHO

OH

C13H13F2NO3 26924 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

320g (63 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 46-difluorindol wurden in 220 ml abs Methanol geloumlst und mit 75

ml (405 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 167g ( 98 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

764 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 743 ( dd 1H J5H7H=16 Hz J7H6F=102

Hz 7H ) 688 ( ddd 1H J7H5H= 20 Hz J4F5H=103 Hz J6F5H=103 Hz

5H) 656 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 633 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ= 61Hz

J1acuteH2acuteHα=72 Hz 1acuteH ) 528 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 493 ( 1H J=54

Hz 5acuteOH ) 436 ( m 1H 3acuteH ) 383 ( m 1H 4acuteH ) 354 ( m 2H 5acuteH)

247 ( m 1H 2acuteHβ ) 229 ( m 1H 2acuteHα )

10 Experimenteller Teil 181

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1589 ( d J=496 Hz C4 ) 1538 ( d J=612HzC6 ) 1375 ( C8 )

1270 ( C3 ) 1144 ( C9 ) 982 ( C2 ) 954 ( C5 ) 943 ( C7 ) 876 (

C1acute ) 855 ( C3acute ) 710 ( C4acute ) 621 ( C5acute ) 301 ( C2acute )

ESI(-) mz 2679 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 5800 H 487 N 520

Gefunden C 5828 H 503 N 508

1-(2acute-desoxy-5`-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-

difluorindol 39

N F

F

OTBDPSO

OH

C29H31F2NO3Si 50764 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

15g (56 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol wurden in

20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 16 ml ( 62 mmol ) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurden innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch

FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes

Oumll erhalten

Ausbeute 249 ( 88 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 182

756-729 ( m 12H HAr ) 686 ( ddd 1H J7H5H= 19 Hz J4F5H=103

Hz J6F5H=102 Hz 5H) 647 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 634 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ= 64 Hz J1acuteH2acuteHα=65 Hz 1acuteH ) 535 ( d 1H J=46 Hz 3acuteOH )

443 ( m 1H 3acuteH ) 389 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( m 2H 5acuteH) 249 ( m

1H 2acuteHβ ) 230 ( m 1H 2acuteHα ) 205 ( s 9H t-Bu)

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1557 ( d J=506Hz C4 ) 1548 ( d J=622Hz C6 ) 1415 ( C8 )

1375 ( CAr ) 1358 ( CAr ) 1356 ( CAr ) 1352 ( CAr ) 1330 ( CAr )

1322 ( CAr ) 1298 ( CAr ) 1285 ( CAr ) 1282 ( CAr ) 1281 ( CAr )

1279 ( CAr ) 1275 ( CAr ) 1269 ( C2 ) 1112 ( C9 ) 1031 ( C3 ) 957

( C5 ) 936 ( C7 ) 835 ( C1acute ) 833 ( C4acute ) 653 ( C3acute ) 642 ( C5acute )

360 ( C2acute ) 2573 ( SiC(CH3)3 ) 205 ( SiC(CH3)3 ) 195 (SiC(CH3)3 )

145 (SiC(CH3)3 )

ESI(-) mz 5058 ( M-H )-

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-46-difluorindol 40

N F

F

OTBDPSO

OMs

C30H33F2NO5SSi 58573 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

2 g (394 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl- β- D- erythro-

pentofuranosyl)- 46- difluorindol wurden in 75 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 62 ml (788 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 15 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockene eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und ein

10 Experimenteller Teil 183

Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 228 g ( 99 )

DC Rf=016 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

760-733 ( m 12H HAr ) 692 ( m 1H 5H) 654 ( d 1H J=34Hz 3H

) 645 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ= 63Hz J1acuteH2acuteHα=64Hz 1acuteH ) 544 ( m 1H 3acuteH

) 426 ( m 1H 4acuteH ) 381 ( m 2H 5acuteH) 330 (s 9H SCH3 ) 285 ( m

1H 2acuteHβ ) 273 ( m 1H 2acuteHα ) 099 ( s 9H t-Bu)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2353 MHz DMSO-d6 )

-11902 ( m 1F 6F) -11784 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5861 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6152 H 568 N 239

Gefunden C 6135 H 547 N 243

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-46-difluorindol 41

N F

F

OHO

C13H11F2NO2 25123 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

15 g ( 26 mmol ) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-46-difluorindol wurden in 50 ml abs THF geloumlst und mit 95 (95

mmol) einer 1 M Tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte drei Mal durch FC mit dem Elutionsmittel

10 Experimenteller Teil 184

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 3

ChloroformMethanol982 Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 042 g ( 985 )

DC Rf=052 ( CH3ClMeOH95 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

751 ( dd 1H J=18 Hz 7H ) 743 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 703 ( d

1H J= 13 Hz 1acuteH ) 689 ( ddd 1H J7H5H= 18 Hz J4F5H=103 Hz

J6F5H=102 Hz 5H) 656 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 648 ( m 1H 2acuteH )

613 m 1H 2acuteH ) 613 ( m 1H 3acuteH ) 487 ( t 1H J=54 Hz 5acuteOH )

481 ( m 1H 4acuteH ) 351 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 DMSO-d6 )

-119 17 (m 1F 6F ) -11837 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 2519 ( M+H )+

1acute-Desoxy-1acute-( 46-difluorindolyl )-β-D-ribofuranose 42

N F

F

OHO

HO OH

C13H13F2NO4 28524 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

1 g (40 mmol) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-46-difluorindol

wurde mit 147 g ( 108 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

50 ml eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 50 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 15 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und noch 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml

10 Experimenteller Teil 185

Wasser versetzt und drei Mal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 077 g ( 68 )

DC Rf=016 ( n-HexanEtOAc12 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

765 (d1H J=34Hz 2H ) 741 ( dd 1H J5H7H=17Hz J7H6F=101Hz

7H ) 688 ( ddd 1H J7H5H= 20Hz J4F5H=103Hz J6F5H=103Hz 5H)

658 ( d 1H J= 66Hz 3H ) 582 ( d 1H J=62Hz 1acuteH ) 534 ( d 1H

J=67Hz 2acuteOH ) 514 ( d 1H J=49Hz 3acuteOH ) 506 ( t 1H J=53Hz

5acuteOH ) 423 ( m 1H 2acuteH ) 407 ( m 1H 3acuteH ) 394 ( m 1H 4acuteH ) 362

( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2352 MHz DMSO-d6 )

-11817 ( m 1F 6F) -11913 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2838 ( M+H )+

Extinktionskoefizient ε260=6530

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 46-difluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 51

ODMTrO

HO OH

C34H31F2NO658761gmol

N F

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

054 g (189 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(46-difluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 15

ml abs Pyridin geloumlst und mit 035 ml ( 282 mmol ) Triethylamin und 068 g ( 203

mmol ) 44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde

10 Experimenteller Teil 186

24 Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

Reaktion durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger

NaHCO3-Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die

vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit

Toluol coevaporiert Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 079 g ( 71 )

DC Rf=056 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 734-679 ( m 15H HAr ) 654 ( d 1H J=

25 Hz 3H ) 586 ( d 1H J=50 Hz 1acuteH) 549 ( d 1H J=61 Hz 2acuteOH

) 516 ( d 1H J= 57 Hz 3`OH ) 428 ( m 1H 2acuteH ) 412 ( m 1H 3acuteH

) 404 ( m 1H 4acuteH ) 369 ( s 6H OCH3 ) 321 ( m 2H 5acuteH )

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1585 ( DMTr ) 1453 ( DMTr ) 1377 ( DMTr ) 1359 ( C2 ) 1302 (

DMTr ) 1283 ( C5 ) 1282 ( C7 ) 1272 ( C4 ) 1268 ( C3 ) 1252 (

DMTr ) 1234 ( DMTr ) 1220 ( DMTr ) 1210 ( DMTr ) 1197 ( DMTr )

1186 ( C8 ) 1178 ( DMTr ) 1154 ( C6 ) 1152 ( DMTr ) 1148 ( DMTr

) 1142 ( DMTr ) 1136 ( DMTr ) 1110 ( DMTr ) 1098 ( DMTr ) 1076

( C9 ) 892 ( C1acute ) 873 ( DMTr ) 857 ( DMTr ) 835 ( C4acute ) 732 ( C2acute

) 701 ( C3acute ) 640 ( C5acute ) 551 ( OCH3 )

MALDI mz 61158 ( M+Na )+

10 Experimenteller Teil 187

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 46-difluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 52

N F

F

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H45F2NO6Si 70187 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

033 g (06 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(46-

difluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus

THFPyridin geloumlst und mit 122 mg ( 072 mmol ) Silbernitrat und 084 ml (084 mmol)

einer 1 M tert-Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung

wurde 20 Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

Reaktion durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung

gequencht Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das

Filtrat drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung

erfolgte uumlber praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-

HexanEtOAc51) Das Produkt (slow-Isomer) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 016 g (40 )

DC Rf=054 (n-HexanEthylacetat 41)

1H-NMR δ [ ppm] (400 MHz DMSO-d6 )

753 (d1H J=34 Hz 2H) 740-685 (m 15H HAr) 660 (d 1H J=34

Hz 3H ) 593 (d 1H J=62 Hz 1acuteH) 509 (d 1H J=56 Hz 3acuteOH)

444 (t 1H J= 55 Hz 2acuteH) 410 (m 1H 3acuteH 4acuteH) 373 (s 6H OCH3)

327 (m 2H 5acuteH) 071 (s 9H t-Bu) -012 (s 3H SiCH3) -027 (s 3H

SiCH3)

10 Experimenteller Teil 188

19F-NMR δ [ ppm] (2352 MHz DMSO-d6 )

-11820 (m 1F 6F) -11900 (m 1F 4F)

ESI(-) mz 7004 (M-H)-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 46-difluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 53

N F

F

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute-

(46-difluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (6-fluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 015 g ( 375 )

DC Rf=050 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

758 (d1H J=34 Hz 2H ) 740-659 ( m 15H HAr ) 583 ( d 1H

J=52 Hz 1acuteH ) 539 ( d 1H J=65 Hz 2acuteOH ) 431 ( m 1H 3acuteH )

427 ( m 1H 2acuteH ) 403 ( m 1H 3acuteH 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 314

( m 2H 5acuteH ) 080 ( s 9H t-Bu ) 004 ( s 3H SiCH3 ) -002 ( s 3H

SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2352 MHz DMSO-d6 )

-11818 ( m 1F 6F) -11895 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 7004 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 189

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 46-

difluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 54

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H62F2N3O7PSi 90209 gmol

N F

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

150 mg (021 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (46-difluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml

abs Acetonitril geloumlst und mit 280 microl ( 214 mmol ) sym Collidin und 10 microl (012

mmol) 1-Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf

0degC abgekuumlhlt und 72 microl ( 032 mmol ) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt wurden Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten

bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5

ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt ( ein Gemisch zweier Diastereomere ) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 130 mg ( 68 )

DC Rf=044 029 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

740-674 ( m 32H HAr ) 654 650 ( d 2H J=36 Hz 3H ) 582 579

( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 458 ( m 2H 2acuteH ) 421 ( m 2H 3acuteH ) 398 (

10 Experimenteller Teil 190

m 2H 4acuteH ) 390 373 ( s 12H OCH3 ) 353 ( m 8H 5acuteH CH2CN )

260 ( m 4H OCH2 ) 112 ( m 12H CH(CH3)2 ) 073 064 ( m 18H

SiC(CH3)3 ) -015 -020 -044 -045 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 162 MHz CDCl3 )

15182 und 14893 ( Verhaumlltnis 1 56 )

ESI(+) mz 90272 ( M+H )+

1-[2acute-Desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 7-

fluorindol 110

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

F

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

10 g ( 74 mmol ) 7-Fluorindol wurden in 100 ml abs Acetonitril geloumlst mit 266 mg (

111 mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 345 g ( 89 mmol ) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde geqencht durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 bis die Reaktionsloumlsung neutral ist Ionenaustauscher

wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 358 ( 99 )

DC Rf=039 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

796 ( m 2H HAr ) 786 ( m 2H HAr ) 769 ( d 1H J=33Hz 2H )

743-730 ( m 5H HAr ) 704 ( m 2H HAr ) 670 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=66

Hz J1acuteH 2`Hα=76 Hz 1acuteH ) 663 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 569 ( m 1H

10 Experimenteller Teil 191

3`H ) 457-446 ( m 3H 5`H 4acuteH ) 296 ( m 1H 2`Hβ ) 274 ( m 1H

2`Hα ) 237 ( s 3H Ar-CH3 ) 235 ( s 3H Ar-CH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13204 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 5051 ( M+NH4 )+

ElAnalyse Berechnet C 7146 H 534 N 287

Gefunden C 7135 H 539 N 268

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol 111

F

N

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

355 g (73 mmol) 1-[2acute-Desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 7-fluorindol wurden in 250 ml abs Methanol geloumlst und mit 86 ml (

464 mmol ) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die Reaktionmischung

wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7) gequencht Der

Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 135 g ( 74 )

DC Rf=063 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

773 ( d 1H J =32 Hz 2H ) 740 ( m 1H HAr ) 697 ( m 2H HAr )

651 ( m 2H 3H 1acuteH ) 531 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 485 ( t 1H J=

10 Experimenteller Teil 192

56 Hz 5acuteOH ) 431 ( m 1H 3acuteH ) 372 ( m 1H 4acuteH ) 353 ( m 2H

5acuteH ) 240 ( m 1H 2acuteHβ ) 237 ( m 1H 2acuteHα )

13C NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

13250 ( d J=450 Hz C7 ) 13240 ( C2 ) 12642 ( CAr ) 12305 ( CAr )

12293 ( CAr ) 11997 ( CAr ) 11980 ( CAr ) 11680 ( CAr ) 8710 ( C4acute

) 8607 ( C1acute ) 7071 ( C3acute ) 6183 ( C5acute ) 6047 ( C2acute )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13223 ( m 1F 7F )

ESI(-) mz 2500 ( M-H )-

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 112

F

N

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

099 g ( 394 mmol ) 1-(2acute-Desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol wurden

in 20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 115 ml ( 448 mmol ) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurden innerhalb von

30 Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdamfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch

FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes

Oumll erhalten

Ausbeute 172 g ( 891 )

DC Rf=036 ( n-HexanEtOAc41 )

10 Experimenteller Teil 193

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

766 ( m 5H HAr ) 748-738 ( m 7H HAr ) 710-701 ( m 2H HAr )

660 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=71 Hz 1acuteH ) 655 ( d 1H J=

31 Hz 2H ) 547 ( d 1H J=43 Hz 3acuteOH ) 450 ( m 1H 3acuteH ) 397 (

m 1H 4acuteH ) 377 ( m 2H 5acuteH ) 248 ( m 1H 2acuteHβ ) 239 ( m 1H

2acuteHα ) 104 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13264 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 4902 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 7113 H 659 N 286

Gefunden C 7084 H 683 N 267

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-7-fluorindol 113

F

N

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi56774 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

169 g (345 mmol) 1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-7-fluorindol wurden in 80 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 54 ml ( 69 mmol ) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und

einmal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

10 Experimenteller Teil 194

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 182 g ( 93 )

DC Rf=036 ( n-HexanEtOAc 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

764-759 ( m 5H HAr ) 749-731 ( m 7H HAr ) 710-698 ( m 2H HAr

) 661 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=71 Hz J1acuteH2acuteHα=66 Hz 1acuteH) 653 ( m 1H HAr

) 546 ( m 1H 3acuteH ) 427 ( m 1H 4acuteH ) 374 ( m 2H 5acuteH ) 330 ( s

3H SCH3 ) 293 ( m 1H 2acuteHβ ) 281 ( m 1H 2acuteHα ) 100 ( s 9H t-Bu

)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13256 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 5679 ( M+H )+

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-7-fluorindol 114

F

N

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

178 g (31 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-

erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol wurden in 60 ml abs THF geloumlst und mit 115 ml

( 115 mmol ) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte dreimal durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 3

ChloroformMethanol982 Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 195

Ausbeute 061 g ( 836 )

DC Rf=059 ( CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

743 ( d 1H J=33 Hz 2H ) 738 ( m 1H 1acuteH ) 714 ( m 1H 4H )

701 ( m 2H 5H 6H ) 657 ( m 1H 3H ) 648 ( m 1H 3acuteH ) 618 ( m

1H 2acuteH ) 483 ( m 2H4acuteH 5acuteOH ) 346 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13240 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 2339 ( M+H )+

1acute-Desoxy-1acute-( 7-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 115

F

N

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

048 g ( 21 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-7-fluorindol

wurde mit 077 g ( 57 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

27 ml eines Gemisches aus AcetonWasser 81 geloumlst Die Loumlsung wurde mit 262 ml

einer 25-ige OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die Reaktionsmischung wurde 19

Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 10 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung gequencht und noch 15

Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml Wasser versetzt und

zweimal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 12

Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 196

Ausbeute 035 g ( 63 )

DC Rf=014 ( n-HexanEtOAc 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

780 ( d 1H J=35 Hz 2H ) 744 ( d 1H J=76 Hz 4H ) 705 ( m 2H

5H 6H ) 668 ( d 1H J=35 Hz 3H ) 616 ( d 1H J=58 Hz 1acuteH )

539 ( d 1H J=66 Hz 3acuteOH) 518 ( d 1H J=48 Hz 2acuteOH ) 503 ( t

1H J=53 Hz 5acuteOH ) 433 ( m 1H 4acuteH ) 412 ( m 1H 2acuteH ) 395 (

m 1H 3acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-13213 ( m 1F 7F )

ESI(-) mz 2660 ( M-H )-

Extinktionskoefizient ε260=6510 cm2mol-1

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 7-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 116

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

F

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

020 g (075 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(7-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurde in 10 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 015 ml (11 mmol) Triethylamin und 030 g (089 mmol)

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

10 Experimenteller Teil 197

zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 031 g ( 73 )

DC Rf= 049 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

760 ( d 1H J=31 Hz 2H ) 739 ( m 3H HAr ) 725 ( m 7H HAr )

703 ( m 2H HAr ) 683 ( m 4H HAr ) 659 ( d 1H J=31 Hz 3H )

615 ( d 1H J=48 Hz 1acuteH ) 550 ( d 1H J=58 Hz 2acuteOH ) 520 ( d

1H J=58 Hz 3acuteOH ) 434 ( m 1H 2acuteH ) 414 ( m 1H 3acuteH ) 403 (

m 1H 4acuteH ) 373 ( s 6H OCH3 ) 317 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-13220 ( m 1F 7F )

ESI(-) mz 5684 ( M-H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 117

F

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

030 g (053 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(7-fluorinolyl)

-szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und

mit 108 mg ( 064 mmol ) Silbernitrat und 064 ml ( 064 mmol ) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

10 Experimenteller Teil 198

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das

Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel (n-Hexan EtOAc

CH2Cl274422) Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 013 g ( 36 )

DC Rf=054 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

769 ( d 1H J=33 Hz 2H ) 751-694 ( m 16H HAr ) 668 ( d 1H

J=33 Hz 3H ) 626 ( d 1H J=63 Hz 1acuteH ) 516 ( d 1H J=52 Hz

3acuteOH ) 446 ( m 1H 2acuteH ) 415 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 382 ( s 6H OCH3

) 336 ( m 2H 5acuteH ) 083 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 003 ( s 3H SiCH3 ) -

020 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2834 MHz DMSO-d6 )

-13196 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 7064 ( M+Na )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 118

F

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (4-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

10 Experimenteller Teil 199

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 012g ( 33 )

DC Rf= 051 (n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

758 ( d 1H J=32 Hz 2H ) 736-677 ( m 16H HAr ) 657 ( d 1H

J=32 Hz 3H ) 610 ( d 1H J=54 Hz 1acuteH ) 530 ( d 1H J=63 Hz

2acuteOH ) 430 ( m H 2acuteH ) 421 ( m 1H 3acuteH ) 395 ( m 1H 4acuteH ) 369

( s 6H OCH3 ) 315 ( m 2H 5acuteH ) 073 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 001 ( s

3H SiCH3 ) -007 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13186 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 7065 ( M+Na )+

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 59

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

F

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

110 mg (016 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (7-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 350microl ( 26 mmol ) sym Collidin und 12 microl (016 mmol) 1-

10 Experimenteller Teil 200

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 53 microl (024 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde dreimal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 100 mg ( 704 )

DC Rf=035039 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

772-656 ( m 36H HAr ) 588 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 460 ( m 2H

3acuteH ) 422 ( m 2H 2acuteH ) 385 383 ( s 12H OCH3 ) 375 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 343 ( m 2H 3acuteH ) 282 ( m 4H OCH2 ) 138 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 088 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) 024 006 -020 -028

( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15106 und 14860 ( Verhaumlltnis 1 32 )

ESI(+) mz 8844 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 201

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]-indol

119

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H27NO5 46953 gmol

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

140 g ( 12 mmol ) Indol wurden in 100 ml abs Acetonitril geloumlst mit 432 mg ( 18

mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach wurden

559 g ( 144 mmol ) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben und

noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von Ionenaustauscher

Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war Ionenaustauscher wurde

durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 53 ( 95 )

DC Rf=030 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

801 ( m 2H HAr ) 792 ( m 2H HAr ) 769 ( d 1H J=34 Hz 2H )

740 -733 ( m 6H HAr ) 707( m 2H HAr ) 662 ( m 1H HAr ) 653 (

pt 1H J1acuteH2acuteHβ=56 Hz J1acuteH 2`Hα=67 Hz 1acuteH ) 572 ( m 1H 3acuteH ) 461

( m 2H 5acuteH ) 452 ( m 1H 4acuteH ) 294 ( m 1H 2acuteHβ ) 270 ( m 1H

2acuteHα ) 247 ( s 3H Ar-CH3 ) 244 ( s 3H Ar-CH3 )

ESI(+) mz 5695 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 7118 H 580 N 298

Gefunden C 7438 H 599 N 295

10 Experimenteller Teil 202

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 120

OHO

OH

N

C13H15NO3 23326 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

520 g (111 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]-indol wurden in 300 ml abs Methanol geloumlst und mit 1313 ml ( 708

mmol ) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von Ionenausauscher Dowex-80 (bis pH ca 7) gequencht Der

Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur

Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 250 g ( 97 )

DC Rf=058 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

778 ( m 3H HAr ) 721 ( m 1H HAr ) 717 ( m 1H HAr ) 655 ( d 1H

J =34 Hz 2H ) 642 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=61 Hz J1acuteH2acuteHα=77 Hz 1acuteH )

534 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 493 ( t 1H J= 54 Hz 5acuteOH ) 440 (

m 1H 3acuteH ) 387 ( m 1H 4acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH ) 247 ( m 1H

2acuteHβ ) 224 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1383 ( CAr ) 1286 ( CAr ) 1269 ( C2 ) 1217 ( CAr ) 1205 ( CAr )

1196 ( CAr )1110 ( CAr ) 1031 ( CAr ) 835 ( C1acute ) 823 ( C4acute ) 653 (

C3acute ) 616 ( C5acute ) 361 ( C2acute )

ESI(-) mz 2318 ( M-H )+

10 Experimenteller Teil 203

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 121

N

OTBDPSO

OH

C29H33NO3Si47166 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

148 g ( 634 mmol ) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol wurden in 25 ml

abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC abgekuumlhlt

19 ml ( 73 mmol ) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb von 30 Minuten

zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert und am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

Ausbeute 257 g ( 86 )

DC Rf=060 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

748-733 ( m 12H HAr ) 708 ( m 3H HAr ) 645 ( m 1H HAr ) 640 (

pt 1H J1acuteH2acuteHβ=66 Hz J1acuteH2acuteHα=79 Hz 1acuteH ) 538 ( d 1H J=42 Hz

3acuteOH ) 448 ( m 1H 3acuteH ) 392 ( m 1H 4acuteH ) 374 ( m 2H 5acuteH )

253 ( m 1H 2acuteHβ ) 232 ( m 1H 2acuteHα ) 100 ( s 9H t-Bu )

ESI(-) mz 4862 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 7385 H 705 N 297

Gefunden C 7376 H 707 N 306

10 Experimenteller Teil 204

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-indol 122

N

OTBDPSO

OMs

C30H35NO5SSi 54975 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

232 g (49 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-Ondashtert-butyldiphenylsilylndashβ-D- erythro-

pentofuranosyl)-indol wurden in 100 ml eines Gemisches aus abs Methylenchlorid

Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC abgekuumlhlt

und mit 77 ml (98 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung wurde 4 Stunden

bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 20

ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und ein Mal mit Wasser

extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 25 g ( 93 )

DC Rf=026 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

774-702 ( m 15H HAr ) 652 ( m 1H HAr ) 630 ( m 1H 1acuteH) 545 (

m 1H 3acuteH ) 425 ( m 1H 4acuteH ) 392 ( m 2H 5acuteH ) 305 ( s 3H

SCH3 ) 270 ( m 2H 2acuteH ) 107 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 5499 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6554 H 642 N 255

Gefunden C 6535 H 646 N 238

10 Experimenteller Teil 205

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-indol 123

OHO

N

C13H13NO2 21525 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

175 g (21 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-indol wurden in 40 ml abs THF geloumlst und mit 78 ml ( 78 mmol )

einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde das

Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte drei Mal durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol9822ChloroformMethanol9553ChloroformMethanol982

Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 044 g ( 96 )

DC Rf=054 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

769 ( d 1H J=30 Hz 2H ) 757 ( d 1H J=46 Hz 1acuteH ) 735 ( d 1H

J=33 Hz 7H ) 718 ( m 1H HAr ) 715 ( m 1H HAr )710 ( m 1H HAr

)706 ( m 1H HAr ) 647 ( m 1H 3acuteH ) 615 ( m 1H 2acuteH ) 479 ( t

1H J=57 Hz 5acuteOH ) 478 ( m 1H 4acuteH ) 348 ( m 2H 5acuteH )

ESI(+) mz 2156 ( M+H )+

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1383 ( C8 ) 1287 ( C3acute ) 1286 ( C9 ) 127 2 ( C2acute ) 1269 ( C2 )

1217 ( CAr ) 1205 ( CAr ) 1197 ( CAr ) 1110 ( CAr ) 1031 ( CAr )

9295 ( C1acute ) 803 ( C4acute ) 676 ( C5acute )

10 Experimenteller Teil 206

1acute-Desoxy-1acute-( indolyl )-β-D-ribofuranose 124

N

OHO

HO OH

C13H15NO4 24926 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

039g ( 18 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-indol wurden

mit 066g ( 49 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in 20 ml

eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung wurde mit

17 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 5 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung gequencht und

nochmals 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml Wasser

versetzt und zwei Mal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 018 g ( 40 )

DC Rf=016 ( CH2Cl2 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

758 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 717 ( m 1H HAr ) 714 ( m 1H HAr )710

( m 1H HAr )705 ( m 1H HAr ) 648 ( m 1H HAr ) 603 ( d 1H J=61

Hz 1acuteH) 534 ( d 1H J=54 Hz 2acuteOH ) 514 ( s 1H 3acuteOH ) 502 ( t

1H J=56 Hz 5acuteOH ) 416 ( d 1H J=50 Hz 2acuteH ) 408 ( m 1H 3acuteH )

391 ( m 1H 4acuteH ) 366 ( m 2H 5acuteH )

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 207

1382 ( C8 )1289 ( CAr ) 1284 ( CAr ) 1217 ( CAr ) 1205 ( CAr )

1196 ( CAr ) 1110( CAr ) 1031 ( CAr ) 886( C1acute ) 760 ( C2acute ) 757 (

C4acute ) 706 ( C3acute ) 616 ( C5acute )

ESI(-) mz 2657 ( M-H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( inolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 125

N

ODMTrO

HO OH

C34H33NO6 55163 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

029 g ( 12 mmol ) 1acute-Desoxy-1acute-(indolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Pyridin geloumlst und mit 026 ml ( 19 mmol ) Triethylamin und 049 g ( 144 mmol )

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 045 g ( 71 )

DC Rf= 050 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

762 ( m 16H HAr ) 754 ( d 1H J=33 Hz 2H ) 745-688 ( m 15H

HAr ) 654 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 598 ( d 1H J=51 Hz 1acuteH ) 551 ( d

1H J=61 Hz 2acuteOH ) 523 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 440 ( m 1H 2acuteH

10 Experimenteller Teil 208

) 422 ( m 1H 3acuteH ) 410 ( m 1H 4acuteH ) 378 ( s 6H OCH3 ) 326 (

m 2H 5acuteH)

ESI(+) mz 5519 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( indolyl ) -szlig-D-ribofuranose 126

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H47NO6Si 66589 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

028 g (051 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(indolyl) -szlig-

D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und mit

113 mg (067 mmol) Silbernitrat und 186 ml (186 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanEtOAC61) Das

Produkt (slow-Isomer) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 012 g ( 36 )

DC Rf=054 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

770 ( m 2H HAr ) 763 ( d 1H J=32 Hz 2H ) 755 ( m 2H HAr )

741 ( m 7H HAr ) 716 ( m 2H HAr ) 700 ( m 4H HAr ) 664 ( d 1H

10 Experimenteller Teil 209

J=32 Hz 3H ) 608 ( d 1H J=61 Hz 1acuteH ) 519 ( d 1H J=56 Hz

3acuteOH ) 462 ( m H 2acuteH ) 426 ( m 1H 3acuteH ) 422 ( m 1H 4acuteH ) 387

( s 6H OCH3 ) 341 ( m 2H 5acuteH ) 085 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 001 ( s

3H SiCH3 ) -014 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15810 ( CAr ) 14434 ( DMTr ) 14217 ( DMTr ) 13614 ( DMTr )

13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr ) 12662 (

DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr ) 11661 ( CAr )

11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 ( DMTr ) 8622 (

C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58 ( C7 ) 12527 (

C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 ( C3 ) 8904 (

C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 ( C5acute ) 5547 (

OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 ( SiCH3 ) -506

( SiCH3 )

ESI(+) mz 6658 ( M+H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( indolyl ) -szlig-D-ribofuranose 127

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H47NO6Si 66589 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

inolyl ) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der Synthese

von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute-

(6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 011g ( 32 )

10 Experimenteller Teil 210

DC Rf= 051 (n-HexanEthylacetat 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750 ( m 3H HAr ) 733 ( m 2H HAr ) 722 ( m 7H HAr ) 704 ( m 2H

HAr ) 678( m 4H HAr ) 645 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 585 ( d 1H

J=56 Hz 1acuteH ) 527 ( d 1H J=52 Hz 2acuteOH ) 431 ( m H 2acuteH ) 422

( m 1H 3acuteH ) 392 ( m 1H 4acuteH ) 306 ( s 6H OCH3 ) 306 ( m 2H

5acuteH ) 077 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 011 ( s 3H SiCH3 ) -007 ( s 3H

SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15810 (d J=394 Hz C4 ) 14462 ( DMTr ) 14484 ( DMTr ) 13891 (

DMTr ) 13529 ( DMTr ) 13005 ( CAr ) 12879 ( DMTr ) 12720 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12617 ( DMTr ) 12226 ( DMTr ) 12202 ( CAr )

11801 ( CAr ) 11720 ( CAr ) 11580 ( CAr ) 11390 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7328 ( C2acute ) 7185 ( C3acute ) 6304 (

C5acute ) 5507 ( OCH3 ) 2573 ( SiC(CH3)3 cedil1734 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -501 ( SiCH3 )

ESI(+) mz 6662 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 211

3acute- O -(Cyanethoxydiisopropylphosphin)-1acutedesoxy-5acute-O- (44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (indolyl)

-szlig-D-ribofuranose 55

N

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H64N3O7PSi 86611 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 mg (015 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (inolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 210microl ( 16 mmol ) sym Collidin und 7 microl (009 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 54 microl (024 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 100 mg ( 77 )

DC Rf=037 032 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 212

741-653 ( m 36H HAr ) 591 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 462 ( m 2H

3acuteH ) 420 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 351 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 323 ( m 2H 3acuteH ) 262 ( m 4H OCH2 ) 118 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 078 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -022 -024 -046 -

048 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15138 und 14877 ( Verhaumlltnis 1 46 )

ESI(+) mz 8672 ( M+H )+

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 46

N

NN

N

OAcO

AcO OAc

C16H18N4O737834 gmol

Konventionell Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

150 g (1248 mmol) Purin wurden in 60 ml abs Acetonitril suspendiert und mit 459

ml (1872 mmol) N O-Bis-(trimethylsilyl)-acetamid versetzt Die Reaktionsloumlsung

wurde fuumlr 15 Minuten unter Ruumlckfluss gekocht Nach dem Abkuumlhlen auf

Raumtemperatur wurden 396 g (1248 mmol) 1235-Tetra-O-acetyl-szlig-D-

ribofuranose in 20 ml abs Acetonitril und 285 (1560 mmol)

Trimethylsilyltrifluorsulfonat (TMSOTf) zugesetzt Es wurde 25 Stunden unter

Ruumlckfluss gekocht und anschlieszligend auf Raumtemperatur abgekuumlhlt Die Reaktion

wurde durch Zugabe von 10 ml ges waumlssriger NaHCO3-Loumlsung gequencht und

dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden

uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 982 Das

Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 055 g ( 116 )

10 Experimenteller Teil 213

Mikrowellen unterstuumltzt 095 g (79 mmol) Purin wurden in in 40 ml abs Acetonitril suspendiert und mit 291

ml (1185 mmol) N O-Bis-(trimethylsilyl)-acetamid und 251 g ( 79 mmol ) 1235-

Tetra-O-acetyl-szlig-D-ribofuranose versetzt Die Reaktionsmischung wurde bei 80degC

und 150 W in der Mikrowellenkammer 15 Minuten bestrahlt Nach dem Abkuumlhlen auf

Raumtemperatur wurden 181 ml ( 988 mmol ) Trimethylsilyltrifluorsulfonat

(TMSOTf) zugegeben Die Reaktionsmischung wurde bei 80degC und 150 W in der

Mikrowellenkammer 60 Minuten bestrahlt Nach dem Abkuumlhlen auf Raumtemperatur

wurde die Reaktion durch Zugabe von 10 ml ges waumlssriger NaHCO3-Loumlsung

gequencht und dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 982 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 051 g ( 171 )

DC Rf=037 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

931 ( s 1H 6H ) 905 ( s 1H 2H ) 895 ( s 1H 8H ) 643 ( d 1H

J=60 Hz 1acuteH ) 567 ( m 1H 2acuteH ) 544 ( m 1H 3acuteH ) 441 ( m

3H4acuteH 5acuteH ) 213 ( s 3 H CH3-acetyl ) 208 ( s 3 H CH3-acetyl )

204 ( s 3 H CH3-acetyl )

13C NMR δ [ ppm] ( 689 MHz DMSO-d6 )

17043 ( C=O ) 16992 ( C=O ) 16973( C=O ) 16092 ( C4 ) 15344

( C6 ) 14835 ( C2 ) 14226 ( C8 ) 12426 ( C5 ) 8771 ( C1acute ) 8041

( C2acute ) 7276 ( C3acute ) 6999 ( C4acute ) 6338 ( C5acute ) 2095 ( CH3-acetyl )

2084 ( CH3-acetyl ) 2065 ( CH3-acetyl )

ESI(+) mz 37934 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 214

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 9-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 47

N

NN

N

OAcO

AcO OAc

C16H18N4O7 37834 gmol

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(9-N-purin)-szlig-D-ribofuranose entstand als zweites Isomer bei der Darstellung von 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Konventionell Ausbeute 29 g ( 66 ) Mikrowellen unterstuumltzt Ausbeute 28 g ( 64 )

DC Rf=042 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

926 ( s 1H 6H ) 902 ( s 1H 2H ) 883 ( s 1H 8H ) 637 ( d 1H

J=53 Hz 1acuteH ) 609 ( m 1H 2acuteH ) 567 ( dd 1H J=49 Hz 3acuteH ) 442

( m 2H4acuteH 5acuteH ) 426 ( m 1H 5acuteH ) 214 ( s 3 H CH3-acetyl ) 206

( s 3 H CH3-acetyl ) 201 ( s 3 H CH3-acetyl )

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

17049 ( C=O ) 16991 ( C=O ) 16974( C=O ) 16000 ( C4 ) 15281

( C2 ) 14901 ( C6 ) 14647 ( C8 ) 13476 ( C5 ) 8628 ( C1acute ) 8005

( C2acute ) 7236 ( C3acute ) 7045 ( C4acute ) 6318 ( C5acute ) 2092 ( CH3-acetyl )

2083 ( CH3-acetyl ) 2066 ( CH3-acetyl )

ESI(+) mz 37934 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 215

1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 48

N

NN

N

OHO

HO OH

C10H12N4O4 25223 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutztgas durchgefuumlhrt

151 g (4 mmol) 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

wurden in 60 ml einer Loumlsung aus 048 ml ( 26 ) 54 M NaOMeMeOH und 5950

abs MeOH geloumlst Die Reaktionsmischung wurde 1 Stunde bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von Dowex-80 gequencht

Die Reaktionsmischung wurde filtriert und am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol91 Das Produkt wurde als weiszligen Feststoff erhalten

Ausbeute 098 g ( 97 )

DC Rf=032 (CH2Cl2MeOH 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

941 ( s 1H 6H ) 902 ( s 1H 2H ) 893 ( s 1H 8H ) 598 ( d 1H

J=68 Hz 1acuteH ) 555 ( d 1H J=66 Hz 2acuteOH ) 529 ( d 1H J=43 Hz

3acuteOH ) 526 ( t 1H J=49 Hz 5acuteOH ) 438 ( m 1H 2acuteH ) 422 ( m 1H

3acuteH ) 404 ( m 1H 4acuteH ) 386 ( m 2H 5acuteH )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

16068 ( CAr )15258 ( C2 ) 14798 ( C8 ) 14228 ( C6 ) 12391 ( CAr )

8970 ( C1acute ) 8627 ( C4acute ) 7411 ( C2acute ) 7018 ( C3acute ) 6111 ( C5acute )

ESI(+) mz 25294 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 216

1acute-Desoxy-5acute-O-(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 60

N

NN

N

ODMTrO

HO OH

C31H30N4O6 55459 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutztgas durchgefuumlhrt

050 g (2 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose wurden in 25 ml abs

Pyridin geloumlst und mit 042 ml ( 30 mmol ) Triethylamin und 081 g ( 24 mmol ) 44acute-

Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24 Stunden

bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 3 ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-Loumlsung

versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Das Rohrprodukt wurde zweimal mit Toluol coevaporiert Die Aufreinigung

erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 955 Das Produkt

wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 064 g ( 58 )

DC Rf=048 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 6H ) 890 ( s 1H 2H ) 876 ( s 1H 8H ) 735-679 ( m

13H HAr ) 608 ( d 1H J=74 Hz 1acuteH ) 565 ( d 1H J=62 Hz 2acuteOH

)531 ( d 1H J=62 Hz 3acuteOH ) 479 ( m 1H 2acuteH ) 435 ( m 1H 3acuteH

) 413 ( m 1H4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 324 ( m 2H 5acuteH )

ESI(+) mz 5554 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6714 H 545 N 1010

Gefunden C 6735 H 539 N 1028

10 Experimenteller Teil 217

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 61

N

NN

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C37H44N4O6Si 66885 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

040 g (072 mmol) 1acute-Desoxy-5acute-O-(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-1acute-(7-N-purin)-szlig-

D-ribofuranose wurden in 20 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und mit

150 mg (089 mmol) Silbernitrat und 102 ml (102 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc15)

Das Produkt (slow-Isomer) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 017 g ( 36 )

DC Rf=064 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

925 ( s 1H 6H ) 895 ( s 1H 2H ) 884 ( s 1H 8H ) 741-684 ( m

13H HAr ) 607 ( d 1H J=73 Hz 1acuteH ) 531 ( d 1H J=61 Hz 3acuteOH )

468 ( m 1H 2acuteH ) 425 ( m 1H 3acuteH ) 413 ( m 1H4acuteH ) 373 ( s 6H

OCH3 ) 322 ( m 2H 5acuteH ) 073 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 013 ( s 3H

SiCH3 ) -030 ( s 3H SiCH3 )

10 Experimenteller Teil 218

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15605 ( C2 ) 14539 ( DMTr ) 14524 ( DMTr ) 13600 ( DMTr )

13570 ( DMTr ) 13030 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr ) 12662 (

DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr ) 11661 ( CAr )

11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 ( DMTr ) 8622 (

C1acute ) 7632 ( C4acute ) 7325 ( C2acute ) 7170 ( C3acute )126 70 ( C7 ) 12527 (

C8 ) 12138 ( C6 ) 10920 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 ( C3 ) 8904 (

C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 ( C5acute ) 5547 (

OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 )cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -420 ( SiCH3 ) -486

( SiCH3 )

ESI(+) mz 6914 ( M+Na )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 62

N

NN

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C37H44N4O6Si 66885 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (7-

N-Purin) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der Synthese

von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute-

(7-N-Purin) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 016g ( 33 )

DC Rf=064 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

948 ( s 1H 6H ) 915 ( s 1H 2H ) 914 ( s 1H 8H ) 751-693 ( m

13H HAr ) 601 ( d 1H J=73 Hz 1acuteH ) 522 ( d 1H J=61 Hz 2acuteOH )

473 ( m 1H 2acuteH ) 433 ( m 1H 3acuteH ) 424 ( m 1H4acuteH ) 368 ( s 6H

10 Experimenteller Teil 219

OCH3 ) 321 ( m 2H 5acuteH ) 072 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 012 ( s 3H

SiCH3 ) -032 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15615 ( C2 ) 14590 ( DMTr ) 14543 ( DMTr ) 13613 ( DMTr )

13568 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12827 ( DMTr ) 12719 (CAr ) 12659 (

DMTr ) 12577 ( DMTr ) 12419 ( DMTr ) 12205 ( CAr ) 11664 ( CAr )

11309 ( CAr ) 10877 ( CAr ) 10305 (CAr ) 9987 ( DMTr ) 8632 (

C1acute ) 7634 ( C4acute ) 7326 ( C2acute ) 7172 ( C3acute )126 75 ( C7 ) 12532 (

C8 ) 12143 ( C6 ) 10919 ( C5 ) 10218 ( C9 ) 9717 ( C3 ) 8907 (

C1acute ) 8491 ( C4acute ) 7387 ( C2acute ) 7020 ( C3acute ) 6440 ( C5acute ) 5545 (

OCH3 ) 2607 ( SiC(CH3)3 )cedil1844 ( SiC(CH3)3 ) -419 ( SiCH3 ) -487

( SiCH3 )

ESI(+) mz 6914 ( M+Na )+

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-N-

purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 63

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

N

NN

N

C46H61N6O7PSi 86907 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 mg (015 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (7-N-purinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml

abs Acetonitril geloumlst und mit 200 microl ( 15 mmol ) sym Collidin und 6 microl (007 mmol)

1-Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 51 microl (023 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit wurden

10 Experimenteller Teil 220

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol991 Das Produkt

(ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 80 mg ( 62 )

DC Rf=045 036 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

740-674 ( m 32H HAr ) 654 650 ( d 2H J=36 Hz 3H ) 582 579

( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 458 ( m 2H 2acuteH ) 421 ( m 2H 3acuteH ) 398 (

m 2H 4acuteH ) 390 373 ( s 12H OCH3 ) 353 ( m 8H 5acuteH CH2CN )

260 ( m 4H OCH2 ) 112 ( m 12H CH(CH3)2 ) 073 064 ( m 18H

SiC(CH3)3 ) -015 -020 -044 -045 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 162 MHz CDCl3 )

15241 und 14896 ( Verhaumlltnis 1 36 )

ESI(+) mz 87072 ( M+H )+

3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

HNEtOOC

H2N

C7H10N2O215417 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Eine Loumlsung aus 20g (290 mmol) Isoxazol in Ethanol (80ml) wurde in einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt Dazu wurden langsam 152ml (2M 305 mmol) NaOEt EtOH-

Loumlsung zugetropft Das Reaktionsgemisch durfte sich dabei nicht uumlber 8degC

erwaumlrmen Nun wurde 30 Minuten geruumlhrt und mit 55 ml (100mmol) Essigsaumlure

neutralisiert Die Reaktionsmischung wurde mit 409g (193 mmol) Diethyl-

10 Experimenteller Teil 221

aminomalonat Hydrochlorid und 164g (106 mmol) Natriumacetat versetzt und

weitere 48 Stunden geruumlhrt Nach beendeter Umsetzung wurde das Loumlsemittel am

Rotationsverdampfer abgezogen das Rohrprodukt mit ChloroformWasser extrahiert

uumlber MgSO4 getrocknet und uumlber Kieselgel abgesaugt Die vereinigte organische

Phase wurde am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt

Das orange Oumll wurde in 400ml (05M) NaOEtEtOH-Loumlsung geloumlst und fuumlr 3 Tage

bei RT weitergeruumlhrtDas Reaktionsgemisch wurde durch die Zugabe von 12ml (210

mmol) Essigsaumlure neutralisiert und bis zur Trockne eingeengt Das Rohpodukt

wurde in Chloroform geloumlst und mit ges waumlssriger NaHCO3-Loumlsung gewaschen Die

organische Phase wurde uumlber MgSO4 getrocknet uumlber Kieselgel abgesaugt und am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

Ausbeute 158 g ( 354 )

DC Rf=097 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1055 ( s 1H NH ) 682 ( d 1H J=36 Hz 5H ) 556 ( d 1H J=36 Hz

4H ) 497 ( s 2H NH2 )418 ( q 2H J=71 Hz CH2 ) 121 ( t 3H

J=70 Hz CH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

1597 ( C5 ) 1232 ( C3 ) 1216 ( C2 ) 1147 ( C4 ) 1061 ( C=O )

606 ( CH2 ) 146 ( CH3 )

ESI(+) mz 1547 ( M+H )+

3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

HN

N

HN

O

C6H5N3O 13512 gmol

10 Experimenteller Teil 222

Das Rohprodukt wurde in 150 ml Ethanol geloumlst und mit 166 g (158 mmol)

zugesetzt Die Reaktionsmischung wurde 16 Stunden unter Ruumlckfluss gekocht Das

Produkt entstand als gelber Feststoff

Ausbeute 596 g ( 43 )

DC Rf=058 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1218 ( s 1H 9NH ) 1182 ( s 1H 3NH ) 780 ( s 1H 2H ) 738 ( m

1H 8H ) 635 ( d 1H J=33 Hz 7H )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

15402 ( C=O ) 14506 ( C2 ) 14181 ( C5 ) 12773 ( C6 ) 11820 ( C8

) 10333 ( C7 )

ESI(+) mz 1357 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 5333 H 373 N 3110

Gefunden C 5341 H 343 N 3121

6-Chloro-9-deaza-purin 32

N

N

HN

Cl

C6H4ClN315357 g7mol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

15 g (37 mmol) 3H 5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on wurden mit 40 ml Phospho-

oxichlorid versetzt Die Suspension wurde unter Ruumlckfluss erhitzt bis das Edukt

geloumlst ist und dann wirdweitere 3 Stunden gekocht Die Reaktionsmischung wurde

abgekuumlhlt und auf Eis (ca 200ml) gegossen Nach der Neutralisierung mit NaOH (bis

ca pH 6) wurde die Loumlsung mit EtOAc extrahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt

wurde als weiszliger Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 223

Ausbeute 144 g ( 85 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

1246 ( s 1H NH ) 865 ( s 1H 2H ) 800 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 675

( d 1H J=33 Hz 9H )

ESI(+) mz 1536 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 4693 H 263 N 2736

Gefunden C 4710 H 279 N 2747

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-

chloro-9-deaza-purin 133

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

N

N

N

Cl

C27H24ClN3O550595 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

114 g ( 74 mmol ) 6-Chloro-9-deaza-purin wurden in 130 ml abs Acetonitril geloumlst

mit 267 mg ( 111 mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt

Danach wurden 345 g ( 89 mmol ) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose

zugegeben und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war

Ionenaustauscher wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt wurde als weiszliger

Schaum erhalten

Ausbeute 320 ( 853 )

DC Rf=037 ( CH2Cl2MeOH 982 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 224

866 ( s 1H 2H ) 787 ( m 5H HAr ) 720 -707 ( m 5H HAr ) 665 ( m

1H 1acuteH ) 560 ( m 1H 3acuteH ) 463 ( m 2H 5acuteH ) 455 ( m 1H 4acuteH )

276 ( m 1H 2acuteHβ ) 253 ( m 1H 2acuteHα ) 237 ( s 3H Ar-CH3 ) 233 (

s 3H Ar-CH3 )

MALDI mz 47296 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6410 H 478 N 831

Gefunden C 6426 H 493 N 815

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-chloro-9-deaza-purin 128

OHO

OH

N

N

N

Cl

C11H12ClN3O3 26968 gmol

580 g (115 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 6-chloro-9-deaza-purin wurden mit 100 ml ges NH3Methanol

Loumlsung versetzt Die Reaktionsmischung wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 91

Das Produkt wurde als als weiszliger Feststoff gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 188 g ( 61 )

DC Rf=035 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

867 ( s 1H 2H ) 838 ( d 1H J=34 Hz 8H ) 692 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=75 Hz 1acuteH ) 682 ( d 1H J=34 Hz 9H )

535 ( d 1H J=40 Hz 3acuteOH ) 503 ( t 1H J= 51 Hz 5acuteOH ) 436 (

m 1H 3acuteH ) 386 ( m 1H 4acuteH ) 357 ( m 2H 5acuteH ) 244 ( m 1H

2acuteHβ ) 237 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 225

15222 ( C6 ) 14942 ( C2 ) 14091 ( C5 ) 13441 ( C8 ) 12283 ( C4 )

10290 ( C9 ) 8762 ( C1acute ) 7008 ( C3acute ) 6121 ( C4acute ) 4120 ( C2acute )

3968 ( C5acute )

ESI(+) mz 2708 ( M+H )+

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin 129

OHO

OH

N

N

N

C11H13N3O3 23524 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter H2 durchgefuumlhrt 13 g (48

mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-chloro-9-deaza-purin wurden in 50

ml abs Ethanol geloumlst und mit 10-ige PdH2 versetzt Die Reaktionsmischung

wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

Reaktionsloumlsung durch Celite abgesaugt und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 086 g ( 76 )

DC Rf=024 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

927 ( s 1H 2H )887 ( s 1H 6H ) 810 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 672 (

d 1H J=33 Hz 9H ) 647 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=61 Hz J1acuteH2acuteHα=75 Hz

1acuteH ) 515 ( d 1H J=40 Hz 3acuteOH ) 453 ( t 1H J= 51 Hz 5acuteOH )

386 ( m 1H 3acuteH ) 370 ( m 1H 4acuteH ) 357 ( m 2H 5acuteH ) 240 ( m

1H 2acuteHβ ) 227 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

1494 ( C2 ) 1409 ( C5 ) 1344 ( C8 ) 1228 ( C4 ) 1202 ( C6 )

10 Experimenteller Teil 226

1029 ( C9 ) 876 ( C1acute ) 701 ( C3acute ) 612 ( C4acute ) 412 ( C2acute ) 397 (

C5acute )

MALDI mz 23523 ( M+H )+

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-

purin 130

OTBDPSO

OH

N

N

N

C27H31N3O3Si 47364 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

080 g (34 mmol) 1-(2acute-Desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin wurden

in 20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 10 ml (38 mmol) t-Butyldiphenylsilyl-chlorid wurden innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdamfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch

FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 955 Das Produkt wurde als

gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 122 g ( 76 )

DC Rf=025 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 2H ) 890 ( s 1H 6H ) 807 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 768-

731 ( m 12H HAr ) 669 ( d 1H J=33 Hz 9H ) 660 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=71 Hz J1acuteH2acuteHα=65 Hz 1acuteH ) 548 ( d 1H J=41 Hz 3acuteOH )

432 ( m 1H 3acuteH ) 395 ( m 1H 4acuteH ) 380 ( m 2H 5acuteH ) 285 ( m

1H 2acuteHβ ) 273 ( m 1H 2Hα ) 095 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 4742 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 227

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1507 ( C2 ) 1418 ( C5 ) 1355 ( C8 )1298 ( C4 ) 1375 ( CAr ) 1358

( CAr ) 1356 ( CAr ) 1352 ( CAr )1348 ( C8 ) 1330 ( CAr ) 1322 ( CAr

) 1298 ( CAr ) 1285 ( CAr ) 1282 ( CAr ) 1281 ( CAr ) 1279 ( CAr )

1275 ( CAr ) 1269 ( C2 ) 1112 ( C9 ) 1031 ( C3 ) 957 ( C5 ) 936 (

C7 ) 835 ( C1acute ) 833 ( C4acute ) 653 ( C3acute ) 642 ( C5acute ) 360 ( C2acute )

2573 ( SiC(CH3)3 ) 205 ( SiC(CH3)3 ) 195 (SiC(CH3)3 ) 145

(SiC(CH3)3 )

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-9-deaza-purin 66

OTBDPSO

OMs

N

N

N

C28H33N3O5SSi 55173 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

058 g (12 mmol) 1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-9-deaza-purin wurden in 50 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 19 ml (24 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 5 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und

einmal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 982 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 064 g ( 96 )

DC Rf=035 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 228

902 ( s 1H 2H ) 876 ( s 1H 6H ) 807 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 758-

701 ( m 12H HAr ) 659 ( d 1H J=33 Hz 9H ) 645 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=70 Hz J1acuteH2acuteHα=64 Hz 1acuteH ) 423 ( m 1H 3acuteH ) 386 ( m

1H 4acuteH ) 377 ( m 2H 5acuteH ) 307 ( s 3H SCH3 ) 277 ( m 1H 2acuteHβ )

268 ( m 1H 2Hα ) 085 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 5522 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6095 H 603 N 762

Gefunden C 6076 H 593 N 735

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-9-deaza-purin 67

OHO

N

N

N

C11H11N3O2 21722 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

072 g (13 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-

erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin wurden in 40 ml abs THF geloumlst und mit 484

ml (484 mmol) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte zwei Mal durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 Das Produkt wurde als

gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 026 ( 93 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 4000 MHz DMSO-d6 )

923 ( s 1H 2H ) 886 ( s 1H 6H ) 800 ( d 1H j=33 Hz 8H ) 714 (

m 1H 1acuteH ) 668 ( d 1H J=33 Hz 9H )653 ( m 1H 2acuteH ) 620 ( m

1H 3acuteH ) 494 ( t 1H J=56 Hz 5acuteOH ) 486 ( m 1H 4acuteH )354 ( m

2H 5acuteH )

10 Experimenteller Teil 229

MALDI mz 21853 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6082 H 510 N 1934

Gefunden C 6054 H 525 N 1927

1acute-Desoxy-1acute-( 9-deaza-purindolyl )-β-D-ribofuranose 68

OHO

HO

N

N

N

OH

C11H13N3O4 25124gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

048g (22 mmol) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-9-deaza-purin

wurden mit 080g ( 30 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

30 ml eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 274 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und nochmals 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 10 ml

Wasser versetzt und mehr Mal mit 100 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 024 g ( 36 )

DC Rf=018 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 2H )884 ( s 1H 6H ) 815 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 668 (

d 1H J=33 Hz 9H ) 596 ( d 1H J=63 Hz 1acuteH ) 553 ( s 1H2acuteOH

)532 ( s 1H 3acuteOH ) 525 ( t 1H J= 48 Hz 5acuteOH ) 427 ( m 1H 2acuteH

) 412 ( m 1H 3acuteH ) 398 ( m 1H 4acuteH ) 364 ( m 2H 5acuteH )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 230

15050 ( C2 ) 13988 ( C2 ) 13363 ( C8 ) 12670 ( C5 ) 10822 ( C4 )

10165 ( C9 ) 8987 ( C1acute ) 8564 ( C3acute ) 7448 ( C2acute ) 7018 ( C2acute )

6122 ( C5acute )

ESI(+) mz 2520 ( M+H )+

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(9-deaza-purinolyl) -szlig-D-

ribofuranose 132

ODMTrO

HO

N

N

N

OH

C32H31N3O6 55361gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

030 g (12 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(9-deaza-purinolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 15 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 024 ml ( 18 mmol ) Triethylamin und 049 g ( 145 mmol )

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 48

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

955 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 036 g ( 54 )

DC Rf= 025 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

920 ( s 1H 2H )880 ( s 1H 6H ) 808 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 746-

682 ( m 15H HAr ) 592 ( d 1H J=52 Hz 1acuteH ) 550 ( d 1H J=61

Hz 2acuteOH ) 520 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 434 ( m 1H 2acuteH ) 415 (

10 Experimenteller Teil 231

m 1H 3acuteH ) 406 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 323 ( m 2H

5acuteH)

ESI(+) mz 5544 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 70

ODMTrO

HO

N

N

N

OTBDMS

C38H45N3O6Si66787gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

041 g ( 074 mmol ) 5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 9-deaza-

purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin

geloumlst und mit 151 mg ( 089 mmol ) Silbernitrat und 104 ml ( 104 mmol ) einer 1 M

tert-Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC ( MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc16 )

Das Produkt (slow-Isomer)

Ausbeute 016 g ( 32 )

DC Rf=045 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

921 ( s 1H 2H )878 ( s 1H 6H ) 812 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 747-

681 ( m 13H HAr ) 659 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 595 ( d 1H J=62

Hz 1acuteH ) 511 ( d 1H J=52 Hz 3acuteOH ) 449 ( m 1H 2acuteH ) 411 ( m

10 Experimenteller Teil 232

2H 4acuteH 3acuteH ) 374 ( s 6H OCH3 ) 330 ( m 2H 5acuteH ) 071 ( s 9H

SiC(CH3)3 ) -013 ( s 3H SiCH3 ) -027 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15710 (d J=414 Hz C4 ) 14334 ( DMTr ) 14219 ( DMTr ) 13624 (

DMTr ) 13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -506 ( SiCH3 )

ESI(+) mz 66834 ( M+H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 71

ODMTrO

TBDMSO

N

N

N

OH

C38H45N3O6Si66787gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (9-

deasapurinoyl) -szlig-D-ribofuranose entstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (9-deaza-purinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 015 g ( 32 )

DC Rf=043 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 2H )876 ( s 1H 6H ) 810 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 745-

680 ( m 13H HAr ) 657 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 594 ( d 1H J=62

Hz 1acuteH ) 511 ( d 1H J=52 Hz 3acuteOH ) 448 ( m 1H 2acuteH ) 410 ( m

10 Experimenteller Teil 233

2H 4acuteH 3acuteH ) 373 ( s 6H OCH3 ) 329 ( m 2H 5acuteH ) 070 ( s 9H

SiC(CH3)3 ) -013 ( s 3H SiCH3 ) -025 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15808 (d J=414 Hz C4 ) 14431 ( DMTr ) 14214 ( DMTr ) 13614 (

DMTr ) 13568 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10890 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2608 ( SiC(CH3)3 cedil1832 ( SiC(CH3)3 ) -404 (

SiCH3 ) -510 ( SiCH3 )

ESI(+) mz 66834 ( M+H )-

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 9-

deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 72

ODMTrO

N

N

N

OTBDMSO

PN OCN

C47H62N5O7PSi 86808 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

156 mg (023 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (9-deaza-purinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10

ml abs Acetonitril geloumlst und mit 520microl (39 mmol) sym Collidin und 14 microl (018

mmol) 1-Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf

10 Experimenteller Teil 234

0degC abgekuumlhlt und 78 microl (035 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere)

wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 150 mg ( 73 )

DC Rf=058 050 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

741-653 ( m 36H HAr ) 591 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 462 ( m 2H

3acuteH ) 420 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 351 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 323 ( m 2H 3acuteH ) 262 ( m 4H OCH2 ) 118 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 078 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -022 -024 -046 -

048 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15081 und 14892 ( Verhaumlltnis 1 42 )

ESI(+) mz 86905 ( M+H )+

235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose 74

OBnO

BnO OBn

C26H28O4 40450 gmol

10 Experimenteller Teil 235

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

10 g (24 mmol) 235-Tri-O-benzyl-ribofuranose wurden in 10 ml abs Acetonitril

geloumlst und mit 06 ml (96 mmol) Triethylsilan und 06 ml (48 mmol) BF3OEt2

versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Stunden bei Raumtemperatur unter Argon

geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 10 ml gesaumlttigter

waumlssriger NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde dreimal mit Methylenchlorid

extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und

am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als farbloses Oumll

erhalten

Ausbeute 850 mg (884 )

DC Rf = 049 (CH2Cl2MeOH 991)

1H-NMR [ppm] (270 MHz DMSO-d6)

729 ndash 717 (m 15H Har) 458 ndash 441 (m 6H CH2-benzyl) 409 (m 1H

4H) 389 (m 4H 1H 2H 3H) 350 (m 2H 5H)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

13805 (CAr) 13788 (CAr) 13780 (CAr) 12825 (CAr) 12821 (CAr)

12818 (CAr) 12780 (CAr) 12772 (CAr) 12761 (CAr) 12749 (CAr)

12742 (CAr) 8035 (C4) 7818 (C1) 7642 (C2) 7328 (CH2-benzyl)

7205 (CH2-benzyl) 7166 (CH2-benzyl) 7045 (C3) 6993 (C5)

ESI(+) mz 4222 (M+NH4)+

10 Experimenteller Teil 236

1-Desoxy-D-ribofuranose 75

OHO

HO OH

C5H10O413413 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

39 g (96 mmol) 235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose wurden in 70 ml abs

Ethanol geloumlst und mit 35 ml Cyclohexen und 800 mg Palladiumhydroxid (20) auf

Kohle versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 4 Stunden unter Ruumlckfluss gekocht

Anschlieszligend wurde der Palladium-Katalysator uumlber Celite abfiltriert und das Filtrat

am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt wurde als

farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 123 g (953 )

DC Rf = 022 (CH2Cl2MeOH 91)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

469 (m 2H 2-OH 3-OH) 457 (t J = 57 Hz 1H 5-OH) 396 (m 1H

4H) 383 (m 1H 2H) 374 (q J = 55 Hz 1H 3H) 352 (m 3H 1H 5H)

335 (m 1H 5H)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

8320 (C4) 7199 (C1) 7155 (C2) 7041 (C3) 6176 (C5)

ESI(ndash) mz 1330 (M-H)-

10 Experimenteller Teil 237

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-1-desoxy-D-ribofuranose 76

ODMTrO

HO OH

C26H28O6 43650 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

122 g (91 mmol) 1-Desoxy-D-ribofuranose wurden in 40 ml abs Pyridin geloumlst und

mit 19 ml (19 mmol) Triethylamin und 37 g (109 mmol) 44acute-Dimethoxytriphenyl-

methylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur

unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 3 ml

Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-Loumlsung versetzt Es

wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt

Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte

durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 982 Das Produkt wurde

als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 341 g (859 )

DC Rf = 013 (CH2Cl2MeOH 982)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

742-686 (m 13H HAr) 477 (d J = 45 Hz 1H 2OH) 473 (d J = 62

Hz 1H 3OH) 401 (m 1H 2H) 394 (m 1H 1H) 377 (m 2H 3H 4H)

373 (s 6H OCH3) 360 (dd J = 89 Hz J = 31 Hz 1H 1H) 302 (m

2H 5H)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

10 Experimenteller Teil 238

15802 (DMTr) 14506 (DMTr) 13579 (DMTr) 12970 (DMTr) 12774

(DMTr) 12658 (DMTr) 11314 (DMTr) 8515 (DMTr) 8097 (C4)

7250 (C1) 7224 (C2) 7030 (C3) 6445 (C5) 5501 (OCH3)

ESI(ndash) mz 4352 (M-H)-

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 78

ODMTrO

HO OTBDMS

C32H42O6Si 55076 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

32 g (73 mmol) 5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-1-desoxy-D-ribofuranose

wurden in 60 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und mit 15 g (133

mmol) Silbernitrat und 102 ml (102 mmol) einer 1 M tert-Butyldimethylsilylchlorid-

Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20 Stunden bei

Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Das

entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt

wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

Methylenchlorid als Elutionsmittel Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 243 g (603 )

DC Rf = 043 (CH2Cl2)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

10 Experimenteller Teil 239

740 - 683 (m 13H HAr) 449 (d J = 60 Hz 1H 3OH) 419 (m 1H

2H) 396 (m 1H 1H) 377 (m 2H 3H 4H) 373 (s 6H OCH3) 358

(m 1H 1H) 300 (m 2H 5H) 088 (s 9H SiC(CH3)3) 007 (s 3H

SiCH3) 006 (s 3H SiCH3)

13C-NMR [ppm] (1006 MHz DMSO-d6)

15805 (DMTr) 14509 (DMTr) 13575 (DMTr) 12973 (DMTr) 12778

(DMTr) 12773 (DMTr) 12742 (DMTr) 12651 (DMTr) 11316 (DMTr)

8517 (DMTr) 8092 (C4) 7356 (C1) 7257 (C2) 7024 (C3) 6433

(C5) 5505 (OCH3) 2588 (SiC(CH3)3) 1811 SiC(CH3)3) ndash454

(SiCH3) ndash487 (SiCH3)

ESI(ndash) mz 5494 (M-H)-

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 77

ODMTrO

TBDMSO OH

C32H42O6Si 55076 gmol

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose entstand als Nebenprodukt bei der Darstellung von 5-O-(44acute-

Dimethoxy-triphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-ribofuranose

Ausbeute 11 g (273 )

DC Rf = 064 (CH2Cl2)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

742 - 682 (m 13H HAr) 453 (d J = 47 Hz 1H 2OH) 417 (q J = 44

Hz 1H 2H) 395 (m 1H 1H) 389 (m 1H 3H) 379 (m 1H 4H) 372

10 Experimenteller Teil 240

(s 6H OCH3) 357 (m 1H 1H) 302 (m 2H 5H) 072 (s 9H

SiC(CH3)3) ndash004 (s 3H SiCH3) ndash015 (s 3H SiCH3)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

15807 (DMTr) 14494 (DMTr) 13556 (DMTr) 12968 (DMTr) 12776

(DMTr) 12765 (DMTr) 12661 (DMTr) 11382 (DMTr) 8533 (DMTr)

8142 (C4) 7336 (C1) 7213 (C2) 7177 (C3) 6385 (C5) 5499

(OCH3) 2561 (SiC(CH3)3) 1765 SiC(CH3)3) ndash471 (SiCH3) ndash529

(SiCH3)

ESI(ndash) mz 5493 (M-H)-

3-O-(2-Cyanethoxydiisopropylphosphin)-1-desoxy-5-O-(44acute-dimethoxy-

triphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-D-ribofuranose 79

ODMTrO

OTBDMSO

PCNN

C41H59N2O6PSi 73498 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

200 mg (036 mmol) 5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-

1-desoxy-D-ribofuranose wurden in 11 ml abs Acetonitril geloumlst und mit 480 l (37

mmol) sym Collidin und 15 l (019 mmol) 1-Methylimidazol versetzt Die

Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC abgekuumlhlt und 122 l (054 mmol)

2-Cyanethyl-diisopropylchlorphosphoramidit zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde

15 Minuten bei 0degC und 35 Minuten bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 3 ml gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-Loumlsung

gequencht Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

10 Experimenteller Teil 241

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch pDC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere)

wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 130 mg (478 )

DC Rf = 049 055 (CH2Cl2MeOH 991)

1H-NMR [ppm] (400 MHz CDCl3)

740 ndash 672 (m 34H HAr) 436 430 (q J = 49 Hz J = 53 Hz 2H 2H)

407 (m 2H 1H) 400 (m 4H 3H 4H) 372 371 (s 12H OCH3) 346

(m 6H 1H CH2CN) 328 (m 4H 5H) 253 (m 4H OCH2) 105 (m

12H CH(CH3)2) 085 083 (m 18H SiC(CH3)3) 005 004 002 001

(s 12H SiCH3)

31P-NMR [ppm] (162 MHz CDCl3)

14967 und 14915 (Verhaumlltnis 1 13)

ESI(+) mz 7511 (M+H)+

10 Experimenteller Teil 242

104 Synthesen und Aufreinigung der Oligonukleotides

1041 Eingesetzte Loumlsungen

1041a Hochleistungsfluumlssigkeits-Chromatographie ( HPLC )

Fuumlr RNA-Aufreinigung ( Anionenaustauscher-HPLC )

Puffer A DEPC-Wasser ( pH 80 )

1 ml Diethylpyrocarbonat wurde zu 1000 ml deionisiertem Wasser gegeben und fuumlr

12 Stunden stehen gelassen Die Loumlsung wurde danach mit ges waumlssriger LiOH-

Loumlsung auf pH 80 eingestellt und 60 min bei 121degC autoklaviert

Puffer B 1M LiCl-Loumlsung ( pH 80 )

Es wurden 4239 g LiOH ( 1 mol ) in 1000 ml DEPC-Wasser geloumlst und mit LiOH

oder HCl auf pH 80 eingestellt

1041b UVVIS-Spektroskopie

Phosphatpuffer 100ml des Natriumphosphatpuffers wurden durch Loumlsen von 207 mg

( 0577 mmol ) di-Natriumhydrogenphposphat-Dodecahydrat 66mg ( 0423 mmol )

Natriumhydrogenphosphat und 818 mg ( 140 mmol ) Natriumchlorid in 100 ml

DEPC-Wasser hergestellt Der pH-Wert wurde mit HCl oder NaOH auf pH 70

eingestellt

10 Experimenteller Teil 243

1042 Synthese der Oligonukleotiden

Die RNA-Synthesen wurden im 1micromol Maszligstab an einem Synthesizer der Firma

PerSeptive Biosystems (Modell Expedite 8905) durchgefuumlhrt Die Synthese wird auf

Glaskuumlgelchen mit definierter Porenweite (CPG engl controlled pore glass 500Ǻ

Porengroumlszlige) als fester Phase durchgefuumlhrt Die Standardkupplungszeit von 10 min

fuumlr RNA-Bausteine wurde fuumlr alle modifizierten Nukleotide uumlbernommen Die RNA-

Amiditbausteine wurden in Konzentrationen von 01 M eingesetzt Alle RNA-

Oligonukleotid-Synthesen endeten mit Abspaltung der 5acuteDimethoxytritylgruppe Die

Oligonukleotiden wurden durch Behandlung mit konz AmoniakEthanol 31 (bei

55degC uumlber Nacht) entschuumltzt und vom Traumlger abgespalten Nach Sterilfiltration der

Loumlsung um die Oligonukleotid-Loumlsung vom CPG-Material zu Trennen wurden die

Loumlsungsmittel durch Vakuumzentrifugation in einer SpeedVacR entfernt Zur

Abspaltung der TBDMS-Schutzgruppen wurde der resultierende Feststoff unter

sterilen Bedingungen in Triethylamin-Trihydrofluorid-Loumlsung aufgenommen

(Gasparutto 1992 Westman 1994) Die Suspension wurde 24 Stunden bei

Raumtemperatur stehen gelassen Fuumlr die anschlieszligende Faumlllung des nun

vollstaumlndig entschuumltzten Oligoribonukleotides wurde die Loumlsung mit n-Butanol

versetzt und 30 min bei -80degC gefaumlllt Anschlieszligend wurde bei 12000 rpm fuumlr 30 min

zentrifugiert Nach dieser Zeit wurde der Uumlberstand vorsichtig abdekantiert und das

erhaltene Pellet in 150 microl DEPC-Wasser und 150 microl 1-Methyl-2-pyrrolidinon geloumlst

Die entschuumltzte RNA wurde mittels Anionenaustauscher-HPLC aufgereinigt

105 Aufreinigung und Analytik der Oligonukleotide

1051 Aufreinigung durch Hochdruchfluumlssigkeitschromatographie

Die RNA Oligonukleotide wurden im bdquoTrityl-offldquo-Modus synthetiesirt und mittels

Anionenaustauscher-HPLC aufgereinigt Dazu stand eine HPLC Anlage von JASCO

bestehend aus einer PU-980 Pumpe LG-980-02-Mixer UV-970 Detektor

10 Experimenteller Teil 244

Saumlulenofen und Computer zur Verfuumlgung Als analytische Saumlule wurde eine Dionex

NucleoPacTM PA 100 Saumlule (250x4 mm) mit einer Flussrate von 15 mlmin benutzt

Als praumlparative Saumlule wurde eine Dionex NucleoPacTM PA 100 Saumlule (250x9 mm) mit

einer flussrate von 5 mlmin benutztEs wurden lineare Gradienten (von 0 bis 70

Puffer B in A) verwendet (Puffer A DEPC-Wasser pH 80 Puffer B 1 M LiCl pH 80)

Die Gradienten wurden so gewaumlhlt dass das Oligonukleotid jeweils nach 15-20 min

von der Saumlule eluiert wurde Die UV-Detektion erfolgte bei einer Wallenlaumlnge von 260

nm Nach erfolgter Trennung wurden die Produktfraktionen uumlber Sephadex PD 10

Saumlulen mit G25 Material entsalzt Schlieszliglich wurde die Menge an Oligonukleotid

durch Bestimmung der OD260-Einheiten ermittelt Das Produkt wurde durch MALDI-

Massenspektrometri auf seine Reinheit untersucht

1052 Quantifizierung der Menge an Oligonukleotid

Das Aufgereinigte und entsalzte Oligonukleotid wurde in 10 ml dest Wasser geloumlst

(Wasser mit DEPC behandelt) Es wurden 10 microl entnommen und in einer 10 mm

Quarzkuumlvette mit dest Wasser (Wasser mit DEPC behandelt) auf 1000 microl aufgefuumlllt

Die Extinktion (engl absorbance) oder optische Dichte bei 260 nm wurde gemessen

Der am Geraumlt angezeigte Wert wurde mit dem Verduumlnnungsfaktor (100) multipliziert

Das Ergebnis ist die Ausbeute in OD260-Einheiten Diese laumlsst sich mittels des

molaren Extinktionskoeffizienten in die Konzentration umrechnen

1053 Bestimmung der Extinktionskoeffizienten von Oligonukleotiden

Aus der Summe der bekannten Extinktionskoeffizienten der einzelnen Nukleotide

koumlnnen die molare Extinktionskoeffizienten von Oligonukleotiden abgeschaumltzt

werden Nach Eckstein (Eckstein 1991) gilt naumlherungsweise der folgende

Zusammenhang

10 Experimenteller Teil 245

ε = (88 middot nT + 73 middot nC + 117 middot nG + 154 middot nA) middot 09 [1000 middot cm2 middot mol-1]

n- die Haumlufigkeit der jeweiligen Basen im Oligonukleotid

Eine exaktere Methode zur Bestimmung des molaren Extinktionskoeffizienten

beruumlcksichtigt die Wechselwirkung der Chromophore mit ihren naumlchsten Nachbarn

(Puglisi 1989 Gray 1995) Diese bewirkt dass der Extinktionskoeffizient eines

Dinukleotids nicht der Summe der Einzelnukleotide entspricht Der

Extinktionskoeffizient ergibt sich aus zweimal der Summe aller Oligonukleotide ohne

die beiden endstaumlndigen Nukleotide

(ACGU) = 2 [(AC) + (CG) + (GU) + ] ndash [(C) + (G) + (U) + ]

Baustein RNA Baustein RNA

A 1534 CG 939

C 760 CU 837

G 1216 GA 1292

U 1021 GC 919

AA 1365 GG 1143

AC 1067 GU 1096

AG 1279 UA 1252

AU 1214 UC 890

CA 1067 UG 1040

CC 752 UU 1011

Tabelle 111 Extinktionskoeffizienten fuumlr monomere und dimere Nukleotide bei 260

nm nach Puglisi und Tinoco (1989) sowie Gray et al (1995) Die Werte

gelten fuumlr 25degC pH 70 und eine Ionenstaumlrke von 01

Die Extinktionskoeffizienten der Indol-Nukleoside wurden bestimmt Diese liegen

nahezu beim Wert des C (variieren zwischen 63 bis 653) So wurde in diesen Faumlllen

mit den Werten fuumlr C gerechnet

10 Experimenteller Teil 246

Die Konzentration der Oligonukleotid-Loumlsung folgt aus dem Lambert-Beerschen-

Gesetz

c-die Konzentration in moll

OD260 = ε middot c middot d d- die Schichtdicke der Kuumlvette

OD260-die dimensionslose Extinktion bei 260 nm

106 Aufnahme der UV-Schmelzkurven

Die UV-Schmelzkurven wurden in einem Zweistrahl UV-VIS-Spektralphotometer

Cary 1 der Firma Varian mit Peltier-gesteuertem thermostatisierbarem

Kuumlvettenhalter gemessen Als Puffer diente ein Phosphat-Puffer der

Zusammensetzung 140 mM Natriumchlorid 10 mM Dinatriumhydrogenphosphat und

10 mM Natriumdihydrogenphosphat Die angesetzten Loumlsungen wurden durch

Zugabe der entsprechenden Menge an Salzsaumlure auf den pH-Wert 70 eingestellt

Das verwendete Wasser war mit Diethylpyrocarbonat (DEPC) vorbehandelt Zur

Messung wurde eine Referenzkuumlvette der Schichtdicke 1 cm mit 1 ml des Puffers

gefuumlllt und in den Referenzstrahl gestellt Die Probenkuumlvette gleicher Schichtdicke

wurde mit dem gleichen Puffer befuumlllt und nach Einbringen in den Strahlengang

wurde ein Nullabgleich bei 350 nm durchgefuumlhrt Nun wurde eine Konzentration von

je 2 microM der beiden Straumlnge die den Duplex bilden in die Probenkuumlvette pipettiert

Die notwendigen Konzentrationen wurden nach dem Lambert-Beerschen-Gesetz in

OD260-Einheiten umgerechnet Dazu wurde fuumlr den berechneten

Extinktionskoeffizient des Einzelstranges fuumlr c die gewuumlnschte Konzentration von 2

microM und fuumlr die Schichtdicke d 1 cm eingesetzt Die Oligonukleotide lagen als

Stammloumlsungen in einem bekannten Volumen destilliertem Wasser vor

Vor Beginn der Messung wurden die Kuumlvetten mit Teflon-Deckeln fest verschlossen

um ein Verdampfen des Loumlsungsmittels waumlhrend der Messung zu verhindern Die

Messung begann mit einer Denaturierung Dazu wurden die Kuumlvetten fuumlr 10 min auf

80degC erhitzt und anschlieszligend mit 5degCmin renaturiert (Programm bdquodenatadlldquo) Es

wurde auf die Starttemperatur (0degC bzw 5degC) abgekuumlhlt und die Temperatur fuumlr 10

Minuten gehalten Die nun folgende Aufnahme der Schmelzkurve bei 260 und 274

nm (Nullabgleich bei 350 nm) wurde mit einer Heizrate von 05degCmin durchgefuumlhrt

10 Experimenteller Teil 247

Alle 30 Sekunden wurde ein Datenpunkt registriert (Programm bdquodna2hblkadlldquo) Als

Temperatur wurde die Temperatur des Probenblocks des Spektrometers angegeben

Dies ist ausreichend exakt (Varian 1998) Nach beendeter Messung wurden die

Daten automatisch aufgezeichnet und die Probe auf 20degC abgekuumlhlt Alle

Messungen wurden mindestens als Doppelbestimmungen durchgefuumlhrt Durch die

Messung bei zwei verschiedenen Wellenlaumlngen standen so zumindest vier

Meszligreihen je Duplex zur Verfuumlgung Die Auswertung der Kurven bezuumlglich Tm und

thermodynamischer Daten ergab keine signifikanten Unterschiede als Funktion der

Wellenlaumlnge (260 oder 274 nm) Der Tm wurde sowohl aus α = f(T) Kurven als auch

aus der gefitteten Kurve ermittelt Die Uumlbereinstimmung war gut Fuumlr alle Messungen

unterhalb 20degC wurde die Kuumlvettenkammer mit Stickstoff gespuumllt um Kondensation

der Luftfeuchtigkeit auf den Kuumlvettenoberflaumlchen zu vermeiden

Zur besseren Vergleichbarkeit der Abbildungen der gemessenen Schmelzkurven

wurden die Extinktionswerte normiert Dies geschieht mit Hilfe der folgenden

Rechenvorschrift

ODnormiert = (OD(T) ndash ODA) (ODE ndash ODA)

Dabei sind ODA der Anfangs- und ODE der Endwert der Extinktion

107 CD-Spektroskopie der Oligonukleotide

Die CD-Spektren wurden mit einem JASCO J-710 Spektropolarimeter aufgenommen

das mit einem thermostatisierten (Neslab RTE-100) Kuumlvettenhalter ausgeruumlstet war

Dazu wurden die gleichen Proben die zuvor in der UV-Spektroskopie untersucht

worden waren eingesetzt Als Auswerte-Software stand das Programm Standard

Analysis Version 133 (1995) von JASCO zur Verfuumlgung Zur Messung der

wellenlaumlngenabhaumlngigen Spektren wurden jeweils fuumlnf Spektren im Bereich von 350

nm bis 200 nm akkumuliert Folgende Geraumlteeinstellungen wurden verwendet

resolution 02 nm scan speed 50 nmmin response 1 sec und band width 10 nm

Von den so aufgenommenen Spektren wurde immer das bei gleicher Temperatur

registrierte Spektrum des Puffers subtrahiert Anschlieszligend wurden die erhaltenen

Kurven per Software geglaumlttet (Befehl noise reduction)

10 Experimenteller Teil 248

108 Bestimmung der Verteilungskoeffizienten

Zur Bestimmung der Verteilungskoeffizienten wurden die Nukleoside in Wasser

geloumlst so daszlig eine Extinktion der Loumlsungen zwischen 08 und 12 erreicht wurde

Von diesen Loumlsungen wurden jeweils 2 ml mit dem gleichen Volumen 1-Octanol

versetzt und fuumlr 10 min intensiv durchmischt Anschlieszligend wurden die Proben fuumlr

10 min bei 10 000 rpm zentrifugiert und die zwei Phasen getrennt Es wurden die

Extinktionen der waumlszligrigen und der Octanol Phasen am UV-Spektrometer gemessen

Die Verteilungskoeffizienten log P wurden nach folgende Gleichung berechnet

log P = E Octanol E Wasser

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Živković A ldquoRNA Recognition by Fluoro Aromatic Substited Nucleic Acid

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12 Anhang 259

12 Anhang

Teil A Kristallstrukturen

A1 Fluorierte Indolribonukleoside

A2 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Teil B Ausgewaumlhlte Spektren

Teil C Abkuumlrzungverzeichnis

12 Anhang 260

Teil A Kristallstrukturen

A1 Fluorierte Indolribonukleoside

Alle erhaltene Datei befinden sich unter

httpcisti-incistnrc-cnrcgccairmunpub_eshtml CCDC numbers 631201 631202

631203 631204 und 631205

A2 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Krystalldata 7NP DISCUSSION OF THE STRUCTURE

===========================

The structure contains two independent molecules The conformations of both

molecules are very similarThe five-membered furanose ring approximately

has a C2-endo envelope conformation for both molecules The purine groups

are essentially planar (mean deviation from plane0008 and 0009 A

respectively They adopt an anti orientation about the glycosyl bond with

torsion angles O4-C1-N1-C10 = -59(1) and C2-C1-N1-C10 =1756(8) for

molecule 1 and O8-C11-N5-C20 = -612(9) and C12-C11-N5-C20 =-1799(8) deg

for molecule 2 The orientation about the exocyclic C4-C5 bond

+sc(gauchegauche) for both molecules The molecules are connected by

intermolecular O-HO and O-HN hydrogen bonds to a three-dimensional

network The crystal packing also shows two intermolecular C-HN contacts

with HN distances of 238 and 240 A and four intermolecular C-HO

interactions with HO distances between 244 and 259 A The purine

groups stack along the a-direction The distance between the purine planes

is about 340 A

Tabelle 1 hydrogen bonds

--------------

O - H A O-H HA OA O-H-A symmetry

[A] [A] [A] [deg]

O2 - H2B O5 084 209 2874(8) 156 x+1 y z

O3 - H3B O4 084 196 2788(7) 169 2-x y-12 12-z

O5 - H5C N6 084 199 2748(8) 149 x y z

O6 - H6B O9 084 202 2815(7) 158 x-1 y z

O7 - H7A N3 084 218 3005(8) 166 x-12 32-y 1-z

O9 - H9B N2 084 200 2801(8) 160 x y z

12 Anhang 261

Empirical formula C10 H12 N4 O4

Formula weight 25224

Temperature 161(2) K

Wavelength 071073 A

Crystal system space group Orthorhombic P 212121

Unit cell dimensions a = 69512(14) A alpha = 90 deg

b = 7767(3) A beta = 90 deg

c = 38036(7) A gamma = 90 deg

Volume 20535(9) A^3

Z Calculated density 8 1632 Mgm^3a

Absorption coefficient 0129 mm^-1

F(000) 1056

Crystal size 055 x 015 x 008 mm

Theta range for data collection 107 to 2499 deg

Limiting indices -8lt=hlt=8 -9lt=klt=9 -44lt=llt=44

Reflections collected unique 16633 2134 [R(int) = 01451]

Completeness to theta = 2499 999

Absorption correction None

Refinement method Full-matrix least-squares on F^2

Data restraints parameters 2134 0 331

Goodness-of-fit on F^2 1272

Final R indices [Igt2sigma(I)] R1 = 00900 wR2 = 01553

R indices (all data) R1 = 01158 wR2 = 01667

Largest diff peak and hole 0411 and -0366 eA^-3

Table 2 Atomic coordinates ( x 10^5) and equivalent isotropic

displacement parameters (A^2 x 10^4) for jelena10

U(eq) is defined as one third of the trace of the orthogonalized

Uij tensor

________________________________________________________________

x y z U(eq)

________________________________________________________________

O(5) 47530(80) 42810(70) 28698(13) 187(13)

O(3) 105240(70) 49570(70) 24299(14) 180(13)

N(3) 79590(100) 94920(90) 41793(16) 200(16)

O(2) 109200(80) 35570(70) 31114(13) 176(13)

O(4) 77510(80) 70670(60) 28694(12) 144(12)

12 Anhang 262

N(1) 88390(100) 67970(80) 34539(17) 169(15)

N(2) 82340(100) 64770(90) 40315(16) 191(16)

C(6) 85780(110) 56820(110) 37250(20) 204(19)

C(2) 92260(110) 44140(100) 30060(19) 143(17)

N(4) 84050(100) 114130(80) 36907(17) 179(16)

C(10) 86340(110) 84430(100) 35971(19) 139(18)

C(9) 87170(110) 100940(100) 34660(20) 190(19)

C(4) 73440(120) 58900(100) 25779(19) 188(19)

C(3) 87920(110) 44570(100) 26142(19) 129(17)

C(8) 80270(120) 110400(110) 40250(20) 198(19)

C(5) 52530(110) 53490(100) 25840(20) 157(18)

C(7) 82350(110) 81860(100) 39520(19) 132(17)

C(1) 92500(120) 63670(100) 30850(18) 170(18)

O(6) 12100(80) 32560(70) 44373(13) 180(13)

O(8) 44200(80) 68180(70) 46209(13) 196(13)

O(9) 74450(70) 43170(70) 46032(12) 153(12)

O(7) 15760(70) 48140(80) 50857(13) 207(13)

N(5) 32400(90) 63910(80) 40533(15) 122(14)

N(7) 38740(100) 90160(90) 33115(17) 214(16)

N(6) 38620(100) 59850(90) 34817(16) 194(16)

C(19) 31840(120) 97000(110) 40220(20) 211(19)

N(8) 33690(100) 109810(90) 37921(17) 235(17)

C(16) 35620(110) 52730(100) 37900(20) 184(19)

C(12) 28870(120) 41560(100) 45267(19) 154(17)

C(17) 36940(110) 77340(100) 35476(19) 117(17)

C(20) 33210(120) 80380(110) 39023(19) 168(19)

C(15) 69160(120) 52090(110) 49210(20) 198(19)

C(14) 48160(120) 57490(90) 49275(19) 142(17)

C(11) 29010(110) 60490(90) 44321(18) 126(17)

C(18) 36830(120) 105450(110) 34540(20) 240(20)

C(13) 33310(110) 43200(100) 49226(19) 155(17)

________________________________________________________________

Table 3 Bond lengths [A] and angles [deg] for jelena10

_____________________________________________________________

O(5)-C(5) 1412(9)

O(3)-C(3) 1446(9)

N(3)-C(8) 1339(11)

N(3)-C(7) 1347(10)

O(2)-C(2) 1411(9)

O(4)-C(1) 1433(9)

O(4)-C(4) 1465(9)

N(1)-C(6) 1360(10)

N(1)-C(10) 1397(10)

N(1)-C(1) 1470(9)

N(2)-C(6) 1340(10)

N(2)-C(7) 1362(11)

C(2)-C(3) 1521(10)

C(2)-C(1) 1547(11)

N(4)-C(8) 1329(10)

N(4)-C(9) 1352(10)

C(10)-C(9) 1377(11)

C(10)-C(7) 1393(10)

C(4)-C(3) 1507(11)

C(4)-C(5) 1513(11)

O(6)-C(12) 1401(10)

O(8)-C(11) 1410(9)

O(8)-C(14) 1458(9)

O(9)-C(15) 1440(9)

O(7)-C(13) 1421(9)

N(5)-C(16) 1343(10)

N(5)-C(20) 1403(10)

N(5)-C(11) 1484(9)

12 Anhang 263

N(7)-C(18) 1311(11)

N(7)-C(17) 1347(10)

N(6)-C(16) 1315(10)

N(6)-C(17) 1386(10)

C(19)-N(8) 1330(11)

C(19)-C(20) 1371(12)

N(8)-C(18) 1348(11)

C(12)-C(11) 1513(11)

C(12)-C(13) 1542(10)

C(17)-C(20) 1394(10)

C(15)-C(14) 1518(11)

C(14)-C(13) 1516(11)

C(8)-N(3)-C(7) 1129(6)

C(1)-O(4)-C(4) 1097(5)

C(6)-N(1)-C(10) 1059(6)

C(6)-N(1)-C(1) 1273(7)

C(10)-N(1)-C(1) 1269(6)

C(6)-N(2)-C(7) 1048(6)

N(2)-C(6)-N(1) 1130(8)

O(2)-C(2)-C(3) 1170(6)

O(2)-C(2)-C(1) 1135(7)

C(3)-C(2)-C(1) 998(6)

C(8)-N(4)-C(9) 1181(7)

C(9)-C(10)-C(7) 1195(7)

C(9)-C(10)-N(1) 1350(7)

C(7)-C(10)-N(1) 1055(7)

N(4)-C(9)-C(10) 1180(7)

O(4)-C(4)-C(3) 1052(6)

O(4)-C(4)-C(5) 1104(6)

C(3)-C(4)-C(5) 1158(6)

O(3)-C(3)-C(4) 1083(6)

O(3)-C(3)-C(2) 1084(6)

C(4)-C(3)-C(2) 1038(6)

N(4)-C(8)-N(3) 1285(7)

O(5)-C(5)-C(4) 1142(6)

N(3)-C(7)-N(2) 1263(7)

N(3)-C(7)-C(10) 1229(7)

N(2)-C(7)-C(10) 1108(7)

O(4)-C(1)-N(1) 1086(6)

O(4)-C(1)-C(2) 1047(6)

N(1)-C(1)-C(2) 1140(6)

C(11)-O(8)-C(14) 1079(6)

C(16)-N(5)-C(20) 1061(6)

C(16)-N(5)-C(11) 1293(6)

C(20)-N(5)-C(11) 1245(6)

C(18)-N(7)-C(17) 1126(7)

C(16)-N(6)-C(17) 1037(6)

N(8)-C(19)-C(20) 1186(7)

C(19)-N(8)-C(18) 1171(7)

N(6)-C(16)-N(5) 1148(7)

O(6)-C(12)-C(11) 1156(7)

O(6)-C(12)-C(13) 1164(6)

C(11)-C(12)-C(13) 987(6)

N(7)-C(17)-N(6) 1266(7)

N(7)-C(17)-C(20) 1225(7)

N(6)-C(17)-C(20) 1109(7)

C(19)-C(20)-C(17) 1196(7)

C(19)-C(20)-N(5) 1360(7)

C(17)-C(20)-N(5) 1044(7)

O(9)-C(15)-C(14) 1131(6)

O(8)-C(14)-C(13) 1062(6)

O(8)-C(14)-C(15) 1090(6)

12 Anhang 264

C(13)-C(14)-C(15) 1169(6)

O(8)-C(11)-N(5) 1075(6)

O(8)-C(11)-C(12) 1072(6)

N(5)-C(11)-C(12) 1139(6)

N(7)-C(18)-N(8) 1296(8)

O(7)-C(13)-C(14) 1125(6)

O(7)-C(13)-C(12) 1061(6)

C(14)-C(13)-C(12) 1020(6)

_____________________________________________________________

Symmetry transformations used to generate equivalent atoms

Table 4 Anisotropic displacement parameters (A^2 x 10^4) for jelena10

The anisotropic displacement factor exponent takes the form

-2 pi^2 [ h^2 a^2 U11 + + 2 h k a b U12 ]

_______________________________________________________________________

U11 U22 U33 U23 U13 U12

_______________________________________________________________________

O(5) 180(30) 230(30) 150(30) 0(20) 10(20) 0(30)

O(3) 170(30) 190(30) 180(30) -20(30) 70(20) 20(30)

N(3) 170(40) 230(40) 210(40) 0(30) 0(30) -10(30)

O(2) 120(30) 210(30) 200(30) 70(20) -30(20) 80(30)

O(4) 200(30) 140(30) 90(30) 0(20) 20(20) 20(30)

N(1) 210(40) 70(30) 220(30) 10(30) 70(30) -20(30)

N(2) 280(40) 210(40) 90(30) -20(30) 10(30) -20(30)

C(6) 90(40) 220(40) 300(50) 80(40) 20(40) 0(40)

C(2) 40(40) 200(40) 190(40) 0(30) 40(30) -20(40)

N(4) 210(40) 110(30) 220(40) -30(30) 20(30) 50(30)

C(10) 50(40) 200(40) 160(40) 10(30) 20(30) 120(40)

C(9) 180(40) 230(50) 160(40) 10(40) 120(40) 70(40)

C(4) 330(50) 180(40) 60(40) 0(30) 30(40) -40(40)

C(3) 130(40) 90(40) 170(40) -30(30) 80(30) -40(30)

C(8) 170(50) 220(50) 200(40) -170(40) 70(40) -70(40)

C(5) 200(40) 60(40) 210(40) -50(30) 60(40) 30(40)

C(7) 60(40) 140(40) 200(40) -40(30) -50(30) -80(40)

C(1) 230(50) 260(40) 20(30) -50(30) 50(30) 20(40)

O(6) 170(30) 180(30) 200(30) -60(20) 60(20) -60(30)

O(8) 250(30) 190(30) 150(30) -50(20) -40(20) -20(30)

O(9) 150(30) 210(30) 100(30) 30(20) 10(20) 0(30)

O(7) 120(30) 340(30) 160(30) -10(30) 30(20) 30(30)

N(5) 150(40) 50(30) 170(30) 10(30) 0(30) 40(30)

N(7) 160(40) 280(40) 200(30) 10(30) 50(30) 40(30)

N(6) 240(40) 230(40) 110(30) 10(30) 20(30) -120(30)

C(19) 230(50) 290(50) 110(40) -80(40) -40(40) -30(40)

N(8) 290(40) 220(40) 200(40) 20(30) 10(30) -20(40)

C(16) 160(40) 110(40) 280(40) -20(40) 0(40) -40(40)

C(12) 150(40) 170(40) 150(40) -10(30) 50(30) 50(40)

C(17) 90(40) 170(40) 100(40) 0(30) 20(30) 60(30)

C(20) 170(50) 240(50) 100(40) 50(30) -40(30) 0(40)

C(15) 190(40) 210(40) 190(40) 40(40) 10(40) -130(40)

C(14) 280(50) 70(40) 70(40) -20(30) -30(30) 100(40)

C(11) 170(40) 120(40) 90(40) -90(30) 40(30) 70(40)

C(18) 250(50) 220(50) 250(50) 90(40) -20(40) 40(40)

C(13) 130(40) 160(40) 170(40) 120(30) -60(30) 60(40)

___________________________________________________________________ Table 5 Hydrogen coordinates ( x 10^4) and isotropic

displacement parameters (A^2 x 10^3) for jelena10

12 Anhang 265

________________________________________________________________

x y z U(eq)

________________________________________________________________

H(5C) 4943 4813 3059 22

H(3B) 11121 4071 2365 27

H(2B) 11851 3911 2991 26

H(6A) 8635 4466 3700 24

H(2A) 8107 3883 3131 17

H(9A) 8984 10300 3225 23

H(4A) 7599 6509 2352 23

H(3A) 8274 3333 2528 15

H(8A) 7773 11997 4173 24

H(5A) 4441 6395 2591 19

H(5B) 4959 4732 2362 19

H(1A) 10517 6868 3014 20

H(6B) 249 3771 4520 27

H(9B) 7381 4999 4432 18

H(7A) 1792 5115 5294 31

H(19A) 2962 9931 4264 25

H(16A) 3573 4062 3825 22

H(12A) 4006 3588 4409 19

H(15A) 7732 6246 4945 24

H(15B) 7174 4452 5125 24

H(14A) 4599 6461 5143 17

H(11A) 1655 6584 4505 15

H(18A) 3780 11485 3295 29

H(13A) 3849 3223 5023 19

________________________________________________________________ Table 6 Torsion angles [deg] for jelena10

________________________________________________________________

C(7)-N(2)-C(6)-N(1) 12(9)

C(10)-N(1)-C(6)-N(2) -04(9)

C(1)-N(1)-C(6)-N(2) 1797(7)

C(6)-N(1)-C(10)-C(9) -1796(10)

C(1)-N(1)-C(10)-C(9) 03(15)

C(6)-N(1)-C(10)-C(7) -06(8)

C(1)-N(1)-C(10)-C(7) 1793(7)

C(8)-N(4)-C(9)-C(10) -03(12)

C(7)-C(10)-C(9)-N(4) 01(12)

N(1)-C(10)-C(9)-N(4) 1789(9)

C(1)-O(4)-C(4)-C(3) -36(7)

C(1)-O(4)-C(4)-C(5) 1220(7)

O(4)-C(4)-C(3)-O(3) -873(7)

C(5)-C(4)-C(3)-O(3) 1506(6)

O(4)-C(4)-C(3)-C(2) 278(7)

C(5)-C(4)-C(3)-C(2) -944(7)

O(2)-C(2)-C(3)-O(3) -472(8)

C(1)-C(2)-C(3)-O(3) 756(7)

O(2)-C(2)-C(3)-C(4) -1622(6)

C(1)-C(2)-C(3)-C(4) -393(8)

C(9)-N(4)-C(8)-N(3) 21(13)

C(7)-N(3)-C(8)-N(4) -31(12)

O(4)-C(4)-C(5)-O(5) -686(8)

C(3)-C(4)-C(5)-O(5) 508(9)

C(8)-N(3)-C(7)-N(2) -1796(8)

C(8)-N(3)-C(7)-C(10) 27(11)

12 Anhang 266

C(6)-N(2)-C(7)-N(3) -1796(7)

C(6)-N(2)-C(7)-C(10) -16(9)

C(9)-C(10)-C(7)-N(3) -14(12)

N(1)-C(10)-C(7)-N(3) 1795(7)

C(9)-C(10)-C(7)-N(2) -1794(7)

N(1)-C(10)-C(7)-N(2) 14(9)

C(4)-O(4)-C(1)-N(1) -1437(6)

C(4)-O(4)-C(1)-C(2) -216(8)

C(6)-N(1)-C(1)-O(4) 1208(8)

C(10)-N(1)-C(1)-O(4) -591(10)

C(6)-N(1)-C(1)-C(2) 46(12)

C(10)-N(1)-C(1)-C(2) -1753(7)

O(2)-C(2)-C(1)-O(4) 1628(5)

C(3)-C(2)-C(1)-O(4) 375(7)

O(2)-C(2)-C(1)-N(1) -788(9)

C(3)-C(2)-C(1)-N(1) 1559(6)

C(20)-C(19)-N(8)-C(18) 00(12)

C(17)-N(6)-C(16)-N(5) -09(9)

C(20)-N(5)-C(16)-N(6) 04(9)

C(11)-N(5)-C(16)-N(6) -1783(7)

C(18)-N(7)-C(17)-N(6) -1785(8)

C(18)-N(7)-C(17)-C(20) 07(11)

C(16)-N(6)-C(17)-N(7) -1797(8)

C(16)-N(6)-C(17)-C(20) 10(9)

N(8)-C(19)-C(20)-C(17) 15(13)

N(8)-C(19)-C(20)-N(5) 1790(9)

N(7)-C(17)-C(20)-C(19) -19(13)

N(6)-C(17)-C(20)-C(19) 1774(8)

N(7)-C(17)-C(20)-N(5) 1799(7)

N(6)-C(17)-C(20)-N(5) -08(9)

C(16)-N(5)-C(20)-C(19) -1775(10)

C(11)-N(5)-C(20)-C(19) 13(15)

C(16)-N(5)-C(20)-C(17) 02(8)

C(11)-N(5)-C(20)-C(17) 1790(7)

C(11)-O(8)-C(14)-C(13) -34(7)

C(11)-O(8)-C(14)-C(15) 1233(6)

O(9)-C(15)-C(14)-O(8) -568(8)

O(9)-C(15)-C(14)-C(13) 635(9)

C(14)-O(8)-C(11)-N(5) -1464(6)

C(14)-O(8)-C(11)-C(12) -236(7)

C(16)-N(5)-C(11)-O(8) 1172(8)

C(20)-N(5)-C(11)-O(8) -612(9)

C(16)-N(5)-C(11)-C(12) -13(12)

C(20)-N(5)-C(11)-C(12) -1798(7)

O(6)-C(12)-C(11)-O(8) 1646(6)

C(13)-C(12)-C(11)-O(8) 397(7)

O(6)-C(12)-C(11)-N(5) -767(9)

C(13)-C(12)-C(11)-N(5) 1584(6)

C(17)-N(7)-C(18)-N(8) 10(13)

C(19)-N(8)-C(18)-N(7) -14(14)

O(8)-C(14)-C(13)-O(7) -853(7)

C(15)-C(14)-C(13)-O(7) 1530(6)

O(8)-C(14)-C(13)-C(12) 279(7)

C(15)-C(14)-C(13)-C(12) -938(7)

O(6)-C(12)-C(13)-O(7) -462(8)

C(11)-C(12)-C(13)-O(7) 782(7)

O(6)-C(12)-C(13)-C(14) -1640(6)

C(11)-C(12)-C(13)-C(14) -397(7)

________________________________________________________________

Symmetry transformations used to generate equivalent atoms

12 Anhang 267

12 Anhang 268

Teil B Ausgewaumlhlte Spektren

B1 1H-NMR Spektrum von 3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

B2 1H-NMR Spektrum von 3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

B3 1H-NMR Spektrum von6-Chloro-9-deaza-purin 32

B4 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 38

B5 1HMBC-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose

48

B6 1H-NMR Spektrum von 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

B7 COSY-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

49

B8 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-

difluorindol 38

12 Anhang 269

B1 1H-NMR Spektrum von 3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

0011

2233

4455

6677

8899

10

10

11

11

H NE

tOO

C

H2N

3-A

min

o-2

-eth

ox

yp

yrr

ole

12

3

4

5

1N

H5

H4

HN

H2

CH

2

H2O

DM

SO

CH

3

12 Anhang 270

B2 1H-NMR Spektrum von 3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

1122

3344

5566

7788

991

01

01

11

11

21

2

NH

N

H NO

35

-Dih

ydro

-pyrr

olo

[32

-d]p

yrim

idin

-4-o

ne

1

2 34

567

8

9

DM

SO

9N

H3

NH

2H

8H

7H

H2O

12 Anhang 271

B3 1H-NMR Spektrum von6-Chloro-9-deaza-purin 32

-2-200

2244

6688

10

10

12

12

14

14

16

16

N

N

N H

Cl

12 Anhang 272

B4 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 38

15

15

20

20

25

25

30

30

35

35

40

40

45

45

50

50

55

55

60

60

65

65

70

70

75

75

80

80

OO

O

O

O

H3C

O

H3C

O

F

N

12 Anhang 273

B5 1HMBC-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose

48

12 Anhang 274

B6 1H-NMR Spektrum von 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

12 Anhang 275

B7 COSY-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

49

12 Anhang 276

B8 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-

difluorindol 38

12 Anhang 277

Teil C Abkuumlrzungsverzeichnis

A

a Akzeptor

Bruchteil der Oligonukleotide im geordneten Zustand

Aring Aringngstroumlm

Abk Abkuumlrzung

abs absolut

Ac Acetyl

ar aromatisch

aw Wasseraktivitaumlt

B

bo Ordinatenschnittpunkt der oberen Basislinie von Oligonucleotid

Schmelzkurven

bu Ordinatenschnittpunkt der unteren Basislinie von Oligonucleotid

Schmelzkurven

Bn Benzyl

br breit

BSA Bis-(trimethylilyl)-acetamid

Bu Butyl

Bz Benzoyl

C

C Celsius

C Cytosin Cytidin

c Konzentration

ca circa

CD Circular Dichroismus

COSY korrelierte Spektroskopie (engl correlated spectroscopy)

CPG controlled pore glass (engl)

CSD Cambridge Structural Database

ct totale Strangkonzentration

12 Anhang 278

D

Chemische Verschiebung

d Dichte

d Dublett

d Schichtdicke

d Netzebenenabstand

d Donor

D Dimensional

DC Duumlnnschichtchromatographie

dd Dublett von Dublett

ddA Didesoxyadenosin

DEPC Diethylpyrocarbonat

G0 Freie Standardreaktionsenthalpie

H0 Standardreaktionsenthalpie

DIPEA Diisopropylethylamin

DMF NN-Dimethylformamid

DMSO Dimethylsulfoxid

DMSO-d6 Dimethylsulfoxid sechsfach deuteriert

DMTr Dimethoxytriphenylmethyl Dimethoxytrityl

DNA Desoxyribonukleinsaumlure

S0 Reaktionsentropie

dt Dublett von Triplett

Du Duplex

E

ε Extinktion (engl absorbance)

E envelope

El Elementar

engl englisch

eq Equivalente

ESI(-) Elektrospray-Ionisation im negativen Modus

ESI(+) Elektrospray-Ionisation im positiven Modus

Et Ethyl

12 Anhang 279

F

f Funktion

2FA 2-Fluoradenosin

FC Flash-Chromatographie

FT Fourier Transformation

G

G Guanin Guanosin

Γ Hydratation

g gasfoumlrmig

g Gramm

ges gesaumlttigt(e)

H

h Stunde(n)

HIV Human immunodefiency virus

HPLC Hochleistungsfluumlssigkeitschromatographie (engl high performance

liquid chromatography)

Hz Hertz

I

iPr Isopropyl

IR Infrarot

J

J Kupplungkonstante in der NMR-Spectroscopie

K

K Gleichgewichtskonstante

K Kelvin

Kap Kapitel

katal katalytisch

kcal Kilokalorien

12 Anhang 280

KDiss Dissoziationskonstante

konz konzentriert

krist kristallin

L

Wellenlaumlnge

max Wellenlaumlnge des Absorptionsmaximums

LDA Lithiumdiisopropylamin

log P Verteilungskoeffizient

Lsg Loumlsung

M

M molar

m Masse

m Multiplett

mo Steigung der oberen Basislinie von Oligonukleotid Schmelzkurven

mu Steigung der unteren Basislinie von Oligonukleotid Schmelzkurven

MALDI Matrix unterstuumltzte Laser DesorptionIonisation (engl matrix assisted

laser desorptionionization)

max maximal

Me Methyl

mg Milligramm

mGrad Milligrad

MHz Megahertz

min Minute(n)

ml Milliliter

microM Mikrometer

mm Millimeter

mM millimolar

mmol Millimol

MMTr Monomethoxytriphenylmethyl Monomethoxytrityl

mRNA Boten-Ribonukleinsaumlure

MS Massenspektrometrie

microV Mikrovolt

12 Anhang 281

N

nm Nanometer

NMR Kernmagnetische Resonanz (engl Nuclear Magnetic Resonance)

NPE Nitrophenylethyl

Nr Nummer

O

o ortho

OD260 Optische Dichte bei 260 nm Extinktion bei 260 nm

ODo Optische Dichte (Extinktion) der oberen Basislinie von Oligonukleotid

Schmelzkurven

ODu Optische Dichte (Extinktion) der unteren Basislinie von Oligonukleotid

Schmelzkurven

ODN Oligodesoxynukleotid

P

t Pseudotriplett

p para

pa pro analysi

pDC praumlparative Duumlnnschichtchromatographie

pm picometer

ppm parts per million

Q

q Quartett

R

R universelle Gaskonstante

r Radius

r ribo

r2 Guumltefaktor der linearen Regression

Rf Retentionsfaktor

RNA Ribonukleinsaumlure

12 Anhang 282

ROE Rotating Frame Nuclear Overhauser Effect

ROESY Rotating Frame Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy (engl)

RP Umkehrphase (engl reversed phase)

rRNA ribosomale Ribonucleinsaumlure

RT Raumtemperatur

S

s Singulett

s Sekunde(n)

S Strang

Sdp Siedepunkt

T

Elliptizitaumlt

[] spezifische Elliptizitaumlt

[M] molare Elliptizitaumlt

T Thymin Thymidin

T Temperatur

t Triplett

TBDMS tert Butyldimethylsilyl

TBAF Tetrabutylammoniumfluorid

TEA Triethylamin

techn technisch

tert tertiaumlr

Tf Trifluormethylsulfonat Triflat

THF Tetrahydrofuran

Tm Schmelztemperatur (engl melting temperature)

TMS Trimethylsilyl

TMSTf Trimethylsilyltrifluormethansulfonat Trimethylsilyltriflat

Tr Triphenylmethyl Trityl

tRNA transfer Ribonucleinsaumlure

12 Anhang 283

U

U Uracil Uridin

UV Ultraviolett

V

V Volumen

VIS sichtbar (engl visible)

W

waumlszligr waumlszligrig

Z

z Ladung

Publikationen und Poster

a Publikationen

[1] Božilović J Nikolaus N Engels JW ldquoMicrowave-assisted Vorbruumlggen

Ribosylation reactionrdquo Nucleosides Nucleotides amp Nucleic Acids 2007 26 889-892

[2] Božilović J Engels JW ldquoSynthesis of Fluorinated Indoles as RNA Analoguesrdquo

Nucleosides Nucleotides amp Nucleic Acids 2007 26 869-871

[3] Božilović J Bats J W and Engels J W ldquoSynthesis and Structure of

Fluoroindole Nucleosidesrdquo Can J Chem 2007 85 (4) 283-292

[4] Božilović J Bats J W Engels J W bdquoSynthesis and Crystal Structures of

Fluorinated Indoles as RNA Analoguesrdquo Collection Symposium Series 2005 7 385-

386

[5] J Božilović J W Bats A N Koller H Gohlke ldquoFluorinated Indoles 7-N- and 9-

Deaza-Purine as RNA Base Analoguesrdquo in preparation

b Poster

[1] Božilović J Koller A Gohlke H Engels J W bdquoSynthesis and Proporties of

Fluoroindoles and 7-N-purine as RNA Substitutesldquo International Symposium ldquoRNA-

Ligand-Interactionsrdquo 27-29092007 Frankfurt am Main

[2] Božilović J Bats J W Koller A Gohlke H Engels J W bdquoSynthesis and

Proporties of Fluoroindoles and 7-N-purine as RNA Substitutesldquo 2nd Sciences

European Conference on Chemisry for life 04-082007 Wroclaw Poland

[3] Božilović J Koller A Gohlke H Engels J W ldquoThe Influence of

Fluoroindoles Fluorobenzimidazoles and 7-N-Purine on Base Pairing in RNA

Oligonucleotidesrdquo International Roundtable on Nucleosides Nucleotides and Nucleic

Acids 03-072006 Bern Schwitzerland

[4] Božilović J Bats J W Engels ldquoFluorinated Indoles as Novel RNA Analoguesldquo

First European Conference on Chemisry for life Sciences 04-082005 Rimini Italy

[5] Božilović J Bats J W Engels ldquoSynthesis and Crystal Structures of Fluorinated

Indoles as RNA Analoguesrdquo XIII Symposium on the Chemistry of Nucleic Acid

Components 03-08092005 Spindleruv Mlŷn Tschechische Republik

Curriculum vitae

Jelena Božilović

20 Juli 1972 in Niš Serbien

Schule

1979 ndash 1987 Grundschule in Grdelica Serbien

1987 ndash 1991 Medizinische Schule Abteil Pharmazie in Leskovac

12061991 Abitur

Studium

1993-1998 Chemiestudium Universitaumlt in Niš

10111998 Diplom Note 10 (ausgezeichnet)

Thema der Diplomarbeit bdquoIntermolekulare Umlagerungen

in Bicyklische Kohlenhydrateldquo

Arbeitserfahrung

01121998-31102003 Taumltigkeit in der Apotheke als PTA

Seit Jan2004 Anfertigung der Dissertation am Institut fuumlr Organische

Chemie der Johann Wolfgang Goethe-Universitaumlt

Frankfurt am Main in der Arbeitsgruppe von Prof Dr JW

Engels

Eidesstattliche Erklaumlrung

Hiermit erklaumlre ich an Eides statt dass ich die vorliegende Doktorarbeit selbststaumlndig

und nur unter Zuhilfenahme der genannten Literatur und der angegebenen Hilfsmittel

angefertigt habe

Frankfurt am Main 0304 2008

___________________________

Jelena Božilović

Page 4: Synthese und Einfluss von fluorierten Indolen-, 7-N Purin ...Röntgenbeugungs-Untersuchungen an DNA-Fasern ließen eindeutig auf eine Helixstruktur schließen. Diese sollte aus zwei

Marianne Christof fuumlr die Durchfuumlhrung der Elementaranalysen

Gerda Wittel fuumlr die Bestellung von Literatur

Alle nicht namentlich genannten Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Arbeitskreises

fuumlr die angenehme Arbeitsatmosphaumlre

Mein Dank gilt ferner

Dem SFB fuumlr die finanzielle Unterstuumltzung

Ihaltsverzeichnis

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 1 11 Grundlagen der Nukleinsaumlurechemie 2 12 Aufbau von Nukleinsaumluren 4 13 RNA-Strukturen 8 14 Duplex stabilisierende Wechselwirkungen 9

141 Wasserstoffbruumlcken 9 142 Basenstapelungswechselwirkungen 10 143 Solvatation und Salzeffekte 11

15 Therapeutische Oligonukleotide 13 151 Regulation der Genexpression 14

16 Universelle Basen 17 2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 19

21 Fluormodifikationen am Zucker 20 211 C2acute-Fluornukleoside 20 212 C3acute-Fluornukleoside 22 213 C4acute-Fluornukleoside 22 214 C5acute-Fluornukleoside 23

22 Fluormodifikationen an der Phosphatgruppe 23 23 Fluormodifikationen an der Nukleobase 25

231 Fluormodifizierte Pyrimidine 25 232 Fluormodifizierte Purine 26

24 Fluormodifikationen an RNA-Oligonukleotiden 27 3 Aufgabenstellung 29 4 Chemische Synthesen 31

41 Darstellung ausgewaumlhlter artifizieller Basen 33 411 Darstellung der Fluorindole 33 412 Darstellung von 9-N-Deazapurin 34

42 Glycosylierung Reaktionen 35 421 Darstellung von 35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid 37

43 Synthese der RNA-Bausteine 44 431 Dimethoxytritylierung der 5acute OH-Funktion 44 432 Die TBDMS-Schutzgruppe 45 433 Phosphitylierung 46

44 Syntheseuumlbersicht 49 45 Abasischer Baustein 53

5 Kristallstrukturanalysen 55 51 Bragg-Gleichung 55 52 Kristallstrukturanalysen der Nukleosidanaloga 57

6 Oligonukleotide 62 61 Synthese von Oligonukleotiden 62 62 Die Phosphoramidit-Methode 62 63 Synthetisierte Oligonukleotide 65 64 Aufreinigung von Oligonukleotiden 66 65 Charakterisierung von Oligonukleotiden 70

66 Verteilungskoeffizienten 72 7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 73

71 UV-spektroskopische Untersuchungen 73 72 Auswertung der UV-Schmelzkurven 76

721 Bestimmung des Schmelzpunktes 76 722 Bestimmung der thermodynamischen Daten 79

73 Ergebnisse der UV-Schmelzkurven 81 731 Fluorierte Indole 84 732 46-Difluorbenzimidazol- 46-Difluorindol- 7-N-Purin und 9-Deazapurin-Nukleoside 89

74 Enthalpie ndash Entropie Kompensation 94 75 CD-spektroskopische Untersuchungen 97

8 PMF Berechnungen 100 81 Methoden 100 82 Ergebnisse und Diskussion 102 83 Vorhersage 104 84 Schlussfolgerung 106

9 Zusammenfassung amp Ausblick 107 10 Experimenteller Teil 113

101 Allgemeines 113 1011 Chromatographie 113 1012 Spektroskopie 115 1013 Massenspektrometrie 115 1014 Elementaranalyse 116 1015 Verwendete Chemikalien 116 1016 Eingesetzte Pufferloumlsungen 120

102 Liste der synthetisierten Verbindungen 122 103 Darstellung und Eigenschaften der Einzelverbindungen 129 104 Synthesen und Aufreinigung der Oligonukleotides 242

1041 Eingesetzte Loumlsungen 242 1042 Synthese der Oligonukleotiden 243

105 Aufreinigung und Analytik der Oligonukleotide 243 1051 Aufreinigung durch Hochdruchfluumlssigkeitschromatographie 243 1052 Quantifizierung der Menge an Oligonukleotid 244 1053 Bestimmung der Extinktionskoeffizienten von Oligonukleotiden 244

106 Aufnahme der UV-Schmelzkurven 246 107 CD-Spektroskopie der Oligonukleotide 247 108 Bestimmung der Verteilungskoeffizienten 248

11 Literaturverzeichnis 249 12 Anhang 259

Teil A Kristallstrukturen 260 A1 Fluorierte Indolribonukleoside 260 A2 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose 260

Teil B Ausgewaumlhlte Spektren 268 B1 1H-NMR Spektrum von 3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30 269 B2 1H-NMR Spektrum von 3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31 270 B3 1H-NMR Spektrum von6-Chloro-9-deaza-purin 32 271

B4 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol 38 272 B5 1HMBC-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 48 273 B6 1H-NMR Spektrum von 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109 274 B7 COSY-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose 49 275 B8 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol 38 276

Teil C Abkuumlrzungsverzeichnis 277

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 1

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie

Die Nukleinsaumluren sind die zentralen Molekuumlle des Lebens Sie spielen in allen

Bereichen der lebendigen Welt eine nicht zu unterschaumltzende Rolle Man muss bei

Nukleinsaumluren zwischen der 2acute-Desoxyribonukleinsaumlure (DNA) und der

Ribonukleinsaumlure (RNA) unterscheiden Waumlhrend die DNA der Traumlger der genetischen

Information in fast allen Bereichen der Tier- und Pflanzenwelt ist ist die RNA

hauptsaumlchlich fuumlr die Umsetzung der Information der DNA in Proteine verantwortlich

Das Finden der DNA-Doppelhelix-Struktur durch James D Watson und H C Crick ist

ein Meilenstein fuumlr die Entwicklungen in der Molekularbiologie und der

Nukleinsaumlurechemie der letzten Jahrzehnte So wurde das tiefgreifende Verstaumlndnis

molekularer Vorgaumlnge wie zB der Replikation der Evolution und der Diversitaumlt von

Spezies ermoumlglicht Schlieszliglich fuumlhrten diese Entwicklungen zu einem der groumlszligten

Projekte der Menschheit zur Sequenzierung des 33 Milliarden Basen umfassenden

humanen Genoms im Rahmen des HUGO-Projektes (Human Genome Project Venter

et al 2001 Lander et al 2001) Die Weiterentwicklung medizinischer Anwendungen

wie zB der Gentherapie Fortschritte bei molekularbiologischen Technologien wie zB

das Klonen und nicht zuletzt die Entdeckung der RNA-Interferenz welche das gezielte

Ausschalten beliebiger Gene ermoumlglicht sind weitere eindrucksvolle Beispiele der

modernen Life Sciences

Die Ausweitung der Forschung von DNA - dem Traumlger der genetischen Information - auf

die Ribonukleinsaumlure (RNA) fuumlhrte dazu dass der RNA heute eine zentrale Rolle in der

Molekularbiologie der Zelle zugeschrieben wird Zuvor wurde RNA lediglich eine

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 2

Vermittlerrolle zwischen DNA und Protein zugesprochen (Vom Boten zum Boss V

Bredow 2003) Aufgrund neuer Erkenntnisse uumlber die Mechanismen Strukturen und

Funktionen von RNA entwickelte sich das Gebiet der funktionellen Genetik (Functional

Genomics) Dies eroumlffnet die Moumlglichkeit mit Hilfe von synthetischen Oligonukleotiden

die Genexpression zu regulieren und zu studieren Nicht zuletzt aufgrund der

Weiterentwicklung des Konzeptes der RNA-Interferenz zur therapeutischen Anwendung

wurde die RNA im Jahre 2002 vom Science-Magazin zum Molekuumll des Jahres gekuumlrt

(Breakthrough of the Year Couzin 2002) eine Auszeichnung welche die wichtige und

zentrale Rolle der RNA-Chemie in diesem Jahrzehnt verdeutlicht Die Bedeutung der

RNA spiegelt sich am besten mit den zwei Nobelpreisen im Jahr 2006 fuumlr die

Entdeckungen im Bereich der RNA Der Preis in Chemie bekam als alleiniger

Preistraumlger Roger Kornberg fuumlr seine Forshung das Enzym RNA-Polymerase und

Aufklaumlrung dass es die Synthese von RNA katalysiert Fuumlr die Entdeckung der RNA-

Interferenz dem Stilllegen von Genen durch doppelstraumlngige RNA wurde der Nobelpreis

an Craig Mello und Andrew Fire fuumlr Medizin oder Physiologie verliehen

11 Grundlagen der Nukleinsaumlurechemie

Die 2acute-Desoxyribonukleinsaumlure (DNA) wurde schon fruumlh als Traumlger der genetischen

Information identifiziert (Avery 1944) Zu Beginn der 50er Jahre des 20 Jahrhunderts

begann man verstaumlrkt mit der Strukturanalyse dieses Biopolymers Die Feststellung

Erwin Chargaffs dass sich die Mengen an Adenin und Thymin sowie die Mengen an

Guanin und Cytosin in DNA-Straumlngen jeweils entsprechen (Chargaff 1951aampb) lieferte

erste Hinweise darauf dass DNA-Molekuumlle als Dimere vorliegen Alexander Todd

identifizierte die internukleosidischen Bindungen als 3acute-5acute-Phosphordiester-Bruumlcken

(Brown amp Todd 1952) Die von M Wilkins und Rosalind Franklin durchgefuumlhrten

Roumlntgenbeugungs-Untersuchungen an DNA-Fasern lieszligen eindeutig auf eine

Helixstruktur schlieszligen Diese sollte aus zwei antiparallel ausgerichteten DNA-Straumlngen

bestehen (Wilkins 1952 Wilkins 1953aampb Franklin 1953) Zuvor war es R Franklin

bereits gelungen zwischen kristalliner A- und B-Form der DNA zu unterscheiden (Olby

2003)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 3

Unter Beruumlcksichtigung von Chargaffs Regel und den Erkenntnissen von Todd Wilkins

und Franklin postulierten James Watson und der erst kuumlrzlich verstorbene Francis Crick

im Jahre 1953 die korrekte Doppelhelix-Struktur der DNA (Watson amp Crick 1953aampb)

Sie widerlegten damit Raummodelle aus drei umeinander geschlungenen Straumlngen die

zuvor von Pauling und Corey vorgeschlagen wurden (Pauling amp Corey 1953aampb) Die

postulierte Doppelhelix nach Watson amp Crick besteht aus zwei zueinander

komplementaumlren antiparallelen DNA-Straumlngen die sich rechtsgaumlngig um eine

gemeinsame Achse winden (Abbildung 11a) Die 2acute-Desoxyribose und das

polyanionische Phosphordiester-Ruumlckgrat zeigen dabei nach auszligen waumlhrend die

Nukleobasen zueinander in die Helixmitte gerichtet sind Dabei stehen sich immer

Adenin und Thymin gegenuumlber und bilden durch zwei Wasserstoffbruumlckenbindungen ein

Basenpaar Das zweite sogenannte Watson-Crick-Basenpaar bilden Guanin und

Cytosin durch die Ausbildung von drei Wasserstoffbruumlcken (Abbildung 11b) Ein GmiddotC-

Basenpaar traumlgt somit mehr zur Stabilitaumlt einer Doppelhelix bei als ein AmiddotT-Basenpaar

N

N

N

N

O

N

N

N

O

H

H

RH

N

H

H

R

G-C Basenpaar

N

N

N

N

N

R

H

H

N

N

O

O

R

H

A-U Basenpaar

a) b)

Abbildung 11 a) schematische Darstellung der DNA-Doppelhelix b) die Watson-Crick-Basenpaare R=Ribose (RNA) 2acuteDesoxyribose (DNA) In der DNA ist Uracil durch Thymin (5-Methyluracil) ersetzt

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 4

Grundvoraussetzung dafuumlr ist dass die Nukleobasen in der Amino-Keto-

Tautomerenform vorliegen damit die Donor-Akzeptormuster kompatibel sind Die

Nukleobasen stehen dabei senkrecht zur Ebene des Furanoserings Unter Einbeziehung

allgemeiner chemischer (Struktur-) Daten gaben Watson amp Crick als Helixradius dh als

Abstand zwischen dem Phosphoratom und der Helixachse 10 Aring an (Watson amp Crick

1953a)

Die Moumlglichkeit dass auch Ribonukeinsaumluren helicale Strukturen ausbilden koumlnnten

wurde von Watson und Crick ausgeschlossen (Watson amp Crick 1953a) Sie vermuteten

dass die Ribose mit der ndash im Vergleich zur DNA zusaumltzlichen 2acute-Hydroxygruppe ndash

sterisch zu anspruchsvoll sei

Bereits in diesem legendaumlren Nature-Artikel wird erwaumlhnt dass die

sequenzspezifische Hybridisierung von DNA-Straumlngen einen Kopiermechanismus fuumlr die

genetische Information darstellen koumlnnte Die Untersuchungen zum Fluss der

genetischen Information vom Gen zum Protein wurden erstmals 1958 von F Crick

veroumlffentlicht (Crick 1958)

Spaumlter wurde dieses grundlegende Prinzip als zentrales Dogma der Molekularbiologie

bekannt Die beschriebenen wegweisenden Arbeiten auf dem Gebiet der DNA-

Strukturanalyse wurden 1962 mit dem Nobelpreis fuumlr Medizin an James Watson Francis

Crick und Maurice Wilkins honoriert

12 Aufbau von Nukleinsaumluren

Doppelhelix-Konfofmationel koumlnnen in drei unterschiedliche Formen ausgebildet

werden A- B- und Z-Form Konformationstypen A- und B-Form bilden die

rechtsgaumlngige Helix aus waumlhrend die Z-Form linksgaumlngig (Saenger 1984)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 5

Die DNA-Doppelhelix bildet meistens eine B-Form mit einer breiten bdquogroszligen Furcheldquo

(bdquomajor groove) und einer engen und tiefen bdquokleinen Furcheldquo aus Sie wird durch

Hydratation stabilisiert in den Furchten wird eine hochgeordnete Anlagerung von

Wassermolekuumllen beobachtet Die Konformationsaumlnderungen sind moumlglich und

reversibel Die A-Form-Helix kann durch Dehydratisierung entstehen A-Form-Helix ist

bevorzugt von RNA-RNA-Doppelstraumlngen ausgebildet RNADNA-Hybride wie sie in

PromoterTemplat-Regionen als Erkennungssequenz fuumlr bestimmte Enzyme (zB

Reverse Transkriptase) vorkommen liegen ebenfalls in der A-Form vor Diese wird

durch den breiten Helixdurchmesser von 26 nm und der starken Neigung ihrer

Nukleobasen zur Helixachse charakterisiert (Stryer 1991)

A-Form B-Form Z-Form

helicaler Drehsinn rechtsgaumlngig rechtsgaumlngig linksgaumlngig

Helixdurchmesser 26 nm 2 nm 18 nm

Basenpaare pro helicaler Windung

11 10 12

Helicaler Anstieg pro Basenpaar

026 nm 034 nm 037 nm

Konformation der glycosid Bindung

anti anti anti (Pyrimidine)

syn (Purine)

Ganghoumlhe (AnstiegWindung)

28 nm 34 nm 45 nm

Basenneigung zur Helixachse

20deg 6deg 7deg

groszlige Furche eng tief breit tief flach

kleine Furche breit flach eng tief eng tief

Ribose-

Konformation C3acute-endo C2acute-endo

C2acute-endo (Pyrimidine) C3acute-

endo (Purine)

Tabelle 1 Strukturelle Eigenschaften von idealen A- B- und Z-Form-Helix (Voet 1994)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 6

Im Gegensatz zu A- und B-DNA ist die Z-DNA linksgaumlngig Die schlanke Helixform (Z-

Form) bewirkt eine erhoumlhte elektrostatische Abstoszligung der Polynukleotidstraumlnge

welche durch hohe Salzkonzentration reduziert wird (Wang 1979 Gessner 1989) Zum

besseren Vergleich der Unterschiede der einzelnen DNA-Typen sind die

charakteristischen Daten von A- B- und Z-DNA nochmals in Tabelle 1

zusammengefasst

Die heterocyclischen Nukleobasen der natuumlrlichen Nukleotide weisen ein planares

Purin-Grundgeruumlst (bei A und G) bzw ein Pyrimidin-Grundgeruumlst (bei C und TU) auf

Diese sind jeweils szlig-N-glycosidisch mit dem C1acute-Kohlenstoff des Zuckers verknuumlpft

(Abbildung 12)

1acute

2acute3acute

4acute

3acute-Ende

O

5acute

Guanin

Cytosin

O

O

N

N

NH2

O

O

P

O

O O

O

P

O

O O

_

_

Adenin

Thymin

5acute-Ende

5

6

4

23

1

98

7 6

5

4

3

2

1

N

NN

N NH2

H

O

N

N

O

O

H

O

P

O

O O

O_

O ON

NN

N

NH2

Abbildung 12 Schematischer Aufbau einer DNA mit Nummerierung der Nukleobasen

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 7

Zeigt die Watson-Crick Bindungsseite der Nukleobase von der Ribose weg so spricht

man von einer anti-Konformation der glycosidischen Bindung Diese wird aufgrund von

sterischen Effekten bevorzugt eingenommen In der syn-Konformation ist der Hauptteil

der Nukleobase dem Zucker zugewandt Die Ebene der Nukleobasen steht dabei

nahezu senkrecht zur Ebene der (2acute-Desoxy-) Ribose Die nukleosidische

Zuckerkonformation (sugar puckering) unterscheidet sich je nach Helixform Der nicht

planere Ribofuranosering kann dabei zwei verschiedene Hauptkonformationen

einnehmen die E- (envelope) und die T-Konformation (twist) Bei der E-Konformation

liegen vier Atome des Furanoserings in einer Ebene und das fuumlnfte Atom steht um ca

05 Aring nach oben oder unten aus der Ebene heraus Steht das Atom in Richtung C5acute und

Nukleobase aus der Ebene spricht man von einer endo-Konformation die

gegensaumltzliche Orientierung wird mit exo bezeichnet In Doppelhelices liegen die Zucker

in einer C2acute-endo (DNA) und C3acute-endo (RNA)-Konformation vor Die twist-Konformation

entsteht wenn nur drei Atome des Furanoserings in einer Ebene liegen und je eines der

anderen Atome uumlber bzw unter der Ebene liegt (Abbildung 13)

( 2E )

O

NC5acute

1acute

2acute

4acute 3acute

C2acute endo

3

2T( )

twist (C2acute exo C3acute endo)

O

NC5acute 3acute

2acute

1acute4acute

( 3E )

O

N3acute

2acute4acute 1acute

C5acute

C3acute endo

Abbildung 13 Drei moumlgliche Konformationen des Furanoserings

Statt des fuumlnfgliedrigen Furanoseringes koumlnnen in synthetischen DNA-Straumlngen auch

Hexopyranose-Analoga eingebaut werden Untersuchungen haben gezeigt (Hendrix

1997) dass solche Nukleinsaumluren oft keine helicalen Strukturen mehr ausbilden

sondern flache Leiter artige Strukturen Zudem ist in vielen Faumlllen die Bindung solcher

Oligonukleotide an RNA verstaumlrkt so dass sie gute mRNA-Inhibitoren darstellen (van

Aerschot 2003)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 8

13 RNA-Strukturen

Im Hinblick auf die groszlige Diversitaumlt der auf speziellen dreidimensionalen RNA

Strukturen basierenden biologischen Funktionen muss RNA eine groszlige Variationsbreite

von Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen ausbilden koumlnnen Sie koumlnnen neben helicalen

doppelstraumlngigen Bereichen auch komplexe globulaumlre Strukturen ausbilden deren

Untereinheiten durch Einzelstrangsegmente verbunden sind (Abbildung 4) Die

Unterschiede der ausgebildeten Konfirmationen und der chemischen Reaktivitaumlt der

Ribonukleinsaumlure im Vergleich zur DNA liegt in der Praumlsenz der 2acute-Hydroxygruppe

Computer gestuumltzte Strukturaussagen sind bei komplexen Systemen wie der

ribosomalen RNA und viralen RNA-Komplexen sehr hilfreich (z B

httprnachemrochesteredu) In Zellen vorkommende RNA ist in fuumlnf Klassen

eingeteilt die Boten-RNA (messenger RNA mRNA) die Transfer-RNA (tRNA) die

ribosomale RNA (rRNA) Ribozym (katalytische RNA) und regulierende RNAs

(Riboswiches siRNA microRNA)

Eine RNA Doppelhelix hat immer die Form einer A-DNA Ein Uumlbergang in die B-Form ist

aus sterischen Gruumlnden nicht moumlglich Einem Uumlbergang steht die 2acute-Hydroxylgruppe im

Wege Spezifische RNA-Sekundaumlr-struktur-Elemente werden bei nicht oder nur teilweise

komplementaumlren Regionen beobachtet (Holbrook 1998 Puglisi 1998) Es existieren

einfache Motive wie die Haarnadelschleife (hairpin loop) und interne Schleifen

ungepaarter Nukleotide (loops) Ein- und beidseitige Ausstuumllpungen (bulges) werden

von ungepaarten Strangabschnitten in einer Helix ausgebildet Zudem sind oft komplexe

Systeme wie zB Kreuzungen (junctions) zu beobachten Diese sind haumlufig in

biologischen RNA-Strukturen anzutreffen Ungepaarte RNA-Regionen dienen oft als

biologische Erkennungsmuster oder stabilisierende Elemente Dabei spielt die

Tertiaumlrstruktur der RNA eine wichtige Rolle Oft wird die korrekte dreidimensionale

Konformation erst durch die Anlagerung eines Proteins eines Mg2+

-Ions oauml induziert

Die korrekte Tertiaumlrstruktur einer RNA ermoumlglicht in vielen Faumlllen uumlberhaupt erst deren

biologische Aktivitaumlt

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 9

14 Duplex stabilisierende Wechselwirkungen

141 Wasserstoffbruumlcken

Das Donoratom in einer Wasserstoffbruumlcke ist in biologischen Systemen ein Sauerstoff-

oder ein Stickstoffatom mit kovalent gebundenem Wasserstoff Als Akzeptor tritt

ebenfalls ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom auf Wasserstoffbruumlcken sind staumlrker als

van-der-Waals-Bindungen aber viel schwaumlcher als kovalente Bindungen Entsprechend

ist auch die Laumlnge einer Wasserstoffbruumlcke zwischen der einer van-der-Waals- und der

einer kovalenten Bindung Eine wichtige Eigenschaft von Wasserstoffbruumlcken ist ihre

Richtungscharakteristik Die staumlrkste Bindung liegt vor wenn Donor- Akzeptor- und

Wasserstoffatom in einer Linie liegen Je weiter diese die Ideallinie verlassen und der

Bindungswinkel aufgeweitet wird desto schwaumlcher wird die entsprechende

Wasserstoffbindung (Stryer 1991)

N

NN

N

R

O

NH

H

H d

d

a

a

N

N

R

N

O

HHa

d

N

N

O

O

R

H

d

a

a

N

NN

N

R

NH H

d

a

R = Ribose2acute-Desoxyribose d = Wasserstoffbruumlckendonor a = Wasserstoffbruumlckenakzeptor

Abbildung 14 Wasserstoffbruumlckendonor und -akzeptor Verteilungsmuster in natuumlrlich

vorkommenden Nukleosiden

Wasserstoffbruumlckenbindungen innerhalb von Oligonukleotiden weisen eine Staumlrke von

ca 6-10 kJmol auf Der Abstand zwischen Donor und Akzeptor einer Wasserstoffbruumlcke

liegt zwischen 28 und 295 Aring Das Donor und Akzeptor Verteilungsmuster (Abbildung 4)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 10

der einzelnen Nukleobasen ist entscheidend fuumlr die Bildung der Watson-Crick

Basenpaare

Neben Watson-Crick Basenpaaren gibt es noch Hoogsteen Basenpaare (Hoogsteen

1959) Bei ihnen bilden sich die Wasserstoffbruumlcken zwischen der Watson-Crick Seite

eines Pyrimidins und der Watson-Crick abgewandten Seite (Hoogsteen Seite) eines

Purins Sie spielen in einer Doppelhelix allerdings keine Rolle Im Gegensatz dazu tritt

die sogenannte Wobble-Basenpaarung bei RNA vereinzelt auf Dabei werden die

bindenden Nukleobasen leicht gegeneinander verschoben so dass die Donor-

Akzeptorverteilung fuumlr die Bildung von Wasserstoffbruumlcken wieder passt Beispiele

hierfuumlr sind das Uridin-Guanosin und das Uridin-Inosin Wobble-Paar (Abbildung 15)

N

N

O

O

H

R

N

N

N

N

N H

H

R

A T U

N

N

N

NO

RH

N

N

R O

O

H

I

U

N

N

N

NO

RH

NH

H

N

N

R O

O

H

G

R = Ribose2acute-Desoxyribose

Hoogsteen Basenpaar Wobble Basenpaare

Abbildung 15 Hoogsteen und Wobble Basenpaare

142 Basenstapelungswechselwirkungen

Neben den Wasserstoffbruumlcken in den Basenpaaren werden Doppelhelices auch durch

π-π-Basenstapelungs-Wechselwirkungen stabilisiert (π-π- base stacking) Diese

entstehen zwischen benachbarten Nukleobasen eines Oligonukleotidstranges Die

Staumlrke der Wechselwirkung haumlngt von der Lage der planaren π-Systeme der

Nukleobasen ab π-π-Basenstapelungs-Wechselwirkungen zwischen Purinen sind dabei

immer staumlrker als zwischen Pyrimidinen

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 11

Hunter (Hunter 1993) hat vier prinzipielle energetische Beitraumlge fuumlr -

Wechselwirkungen zwischen DNA Basenpaaren identifiziert Diese sind

1 van der Waals Wechselwirkungen (variieren mit r-6)

2 Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen partiellen Atomladungen (atom-

atom variieren mit r-1)

3 Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen den Ladungsverteilungen

verbunden mit der -Elektronendichte unter und uumlber der Ebene der Nukleobase

(- variieren mit r-5)

4 Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen den Ladungsverteilungen

verbunden mit der -Elektronendichte und den partiellen Atomladungen (atom-

variieren mit r-4)

143 Solvatation und Salzeffekte

Auch die Solvatation spielt bei der Stabilitaumlt von Oligonukleotiden eine entscheidende

Rolle Der Grad der Hydratation bestimmt die Ausbildung zur A- oder B-Form-Helix In

Abhaumlngigkeit von der Salzkonzentration im waumlssrigen Medium werden auch

ausgebildete Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen stabilisiert (Edelhoch amp Osborne 1976)

Durch ihr polyanionisches Phosphatruumlckgrat sind Oligonucleotide gut wasserloumlslich Ihre

Polaritaumlt steigt durch Ausbildung der Doppelhelix-Struktur da hier die Phosphordiester

dem Solvens staumlrker exponiert sind Oligonukleotide koumlnnen daher gut mit Alkoholen

gefaumlllt werden

Experimente mit DNA haben ergeben dass die DNA Doppelhelix stark hydratisiert ist

und dass diese Hydratation nicht gleichmaumlszligig um die DNA vorliegt Die Hydratation

kann am besten durch ein zwei Schalen Modell von Wassermolekuumllen um die DNA

Doppelhelix beschrieben werden Die innere Schale besteht bei einer B-DNA aus 11-12

Wassermolekuumllen pro Nukleotid Dabei ist die Bindungsstaumlrke der Wassermolekuumlle zur

DNA sehr unterschiedlich Abbildung 16 zeigt welche Wassermolekuumlle am staumlrksten

und welche weniger stark sich an die DNA binden Die Wassermolekuumlle an den

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 12

Nukleobasen lassen sich am leichtesten entfernen gefolgt von denen am Zuckerring

und zuletzt die Wassermolekuumlle am Phosphat Entfernt man die Wassermolekuumlle um die

Nukleobasen so geht die Konformation der DNA von der B-Form in die A-Form uumlber

Die innere Schale von Wassermolekuumllen hat immer direkten Kontakt zur Nukleinsaumlure

und ist deshalb fuumlr Ionen nicht permeabel (Saenger 1984)

Abbildung 16 Bevorzugte Hydratationsstellen einer B-DNA (Falk et al 1963)

Die aumluszligere Schale von Wassermolekuumllen ist nicht zu unterscheiden vom Restwasser

Sie hat keinen direkten Kontakt zur Nukleinsaumlure und ist auch permeabel fuumlr Ionen

Die Oberflaumlchenverteilung einer ungefalteten DNA wurde mit einer DNA-Doppelhelix

verglichen Charakteristisch fuumlr die Doppelhelix ist dass die Phosphat-Sauerstoffe fuumlr

Wassermolekuumlle fast maximal frei zugaumlnglich sind waumlhrend die Nukleobasen zu ca

80 bedeckt sind Die Phosphatgruppe nimmt ca 45 der frei zugaumlnglichen Oberflaumlche

einer Doppelhelix ein Der Zucker dagegen nur ca 35 und die Nukleobasen ca 20

Die Polaritaumlt einer DNA nimmt zu wenn sie eine Doppelhelix ausbildet da die polaren

Phosphatgruppen in einer Doppelhelix staumlrker exponiert und damit fuumlr Wassermolekuumlle

besser zugaumlnglich sind als im ungepaarten Einzelstrang

Einkristall Untersuchungen an AT reichen Regionen einer B-DNA haben gezeigt dass

die kleine Furche mit einem Ruumlckgrat aus Wasserstoffbruumlcken bildenden

Wassermolekuumllen gefuumlllt ist In einer A-DNA dagegen sind Filamente aus

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 13

Wassermolekuumllen miteinander und mit den Phosphatgruppen in der groszligen Furche

verbunden (Blackburn amp Gait 1996)

15 Therapeutische Oligonukleotide

Waumlhrend DNA der Traumlger der genetischen Information ist ist RNA dagegen bei der

Ralisierung der genetischen Information beteiligt Die Umschrift der DNA-Information

von der statischen DNA auf die mobile m-RNA ist als Transkription bezeichnet Dadurch

wird die Information fuumlr die Zelle verfuumlgbar Diese messenger-RNA (mRNA Jacob

1961) tritt im Cytoplasma in die ribosomale Einheit ein und die Proteinbiosynthese wird

gestartet (Translation) Dabei codieren jeweils Sequenztripletts (Codons) fuumlr

bestimmte Aminosaumluren (Ochoa 1963 Nirenberg et al 1963 Khorana 1965) Dieses

Prinzip das mit wenigen Ausnahmen allen Zellen zugrunde liegt wird als zentrales

Dogma der Molekularbiologie bezeichnet (Abbildung 17) In seiner erweiterten Form

beruumlcksichtigt man auch die Replikation dh die Vervielfaumlltigung der DNA und die

Moumlglichkeit der reversen Transkription wie sie von Retroviren ausgeuumlbt wird Hierbei

wird die virale RNA in die Wirtszelle eingeschleust und deren Zellmaschinerie wird dazu

verwendet mittels einer reversen Transkriptase virale DNA zu synthetisieren um so die

Vermehrung des Virus zu sichern

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 14

Abbildung 17 Zentrales Dogma der Molekularbiologie

Die in Abbildung 17 skizzierten zellulaumlren Prozesse bieten ideale Angriffspunkte fuumlr

therapeutische Oligonukleotide Im Falle von Onkogenen viralen RNAs oder zB

krankhaften Mutationen im menschlichen Erbgut ist diese gezielte Inhibierung der

Genexpression von besonderem therapeutischem Interesse In den letzten Jahren hat

RNA nun auch eine zentrale Rolle bei Zellprozessen gezeigt Sie wird daher nicht nur

verstaumlrkt als wichtiges Kontrollelement und Mediator der Proteinbiosynthese angesehen

sondern auch als geeignetes Ziel um die Genexpression zu regulieren

151 Regulation der Genexpression

RNA-basierten Wirkstoffen wird das Potenzial zugeschrieben selektiver deshalb

wirkungsvoller und weniger toxisch als herkoumlmmliche Wirkstoffe zu sein Manche halten

es fuumlr moumlglich - Fortschritte in der RNAi-Therapie vorausgesetzt - dass in den naumlchsten

Jahrzehnten eine neue Klasse von Arzneimitteln entstehen koumlnnte Um diese

Anforderung zu erfuumlllen wurden eine Reihe von Modifikationsmoumlglichkeiten an

Oligonukleotiden untersucht

Als eine neue Substanzklasse an Arzneimitteln kann man therapeutische

Oligonukleotide bezeichnen (Hartmann 2003) Regulation der Genexpression ist auf der

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 15

Ebene der DNA der RNA als auch der Proteine moumlglich Bis zum heutigen Tag haben

sich mehrere Konzepte entwickelt 1 Antisense 2 Ribozyme 3 RNA-Interferenz

(RNAi) 4 Tripelhelices 5 Aptamere

Tripelhelix-Konzept Diese Methode ist auch als bdquoAnit-Gen-Konzeptldquo bekannt Mit der

Methode die Tripelhelix bildet greift man auf der Stufe der DNA in den zellulaumlren

Mechanismus ein Die Oligonukleotide blockieren bei dieser Methode DNA-Doppelhelix

im Zellkern durch Anlagerung und Bindung einer dreistraumlngigen Helix Die dreistraumlngige

Helix wird idealerweise an Promoterregionen der RNA-Polymerase oder an

Bindungsstellen fuumlr Transkriptionfaktoren angreifen so dass der Transkriptionsstart

direkt verhindert werden kann Die Hemmung kann dabei aus sterischen Gruumlnden

erfolgen oder durch eine Konformationsaumlnderung der Helix die durch die Anlagerung

des dritten Stranges induziert worden ist (Batey 1999 Engels 2004)

Antisense- und RNAi-Konzept Der Antisense-Ansatz richtet sich gegen die prauml-

mRNA oder die mRNA im Cytoplasma Hierbei erfolgt die Watson-Crick-abhaumlngige

Anlagerung eines synthetischen Oligonukleotids an den RNA-Einzelstrang Durch diese

Blockierung der mRNA wird zB die Anlagerung des Spliceosoms oder der Eintritt der

mRNA in die ribosomale Einheit verhindert (Zamecnik 1978 Stephenson 1978)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 16

Abbildung 18 Mechanismus der RNAi

Die RNAi legt Gene gezielt still Die 500-1500bp lange dsRNA in der Zelle wird durch

den sogenannten Dicer ein RNase III Enzym in 21-24nt RNA Duplexe mit einem

3acuteUumlberhang von 2nt geschnitten Diese siRNAs werden durch eine ATP-abhaumlngige

Kinase am 5acute Ende phospholyliert in den RISC (RNA induced silencing complex)

eingebaut und mittels einer Helicase entwunden Dieser Enzym Komplex lagert sich mit

dem siRNA-Einzelstrang an den komplementaumlren mRNA Sequenzabschnitt an und

blockiert somit die mRNA Die mRNA wird nun 10 Nukleotide vom 3rsquoEnde des siRNA-

Stranges durch die Nukleaseaktivitaumlt des RISC dem Slicer irreversibel gespalten

Aptamer-Konzept Das Aptamer-Konzept beruht auf der Inhibierung von Proteinen

durch Oligonukleotide Die eingesetzten RNA-Einzelstraumlnge bilden definierte

dreidimensionale Strukturen aus und binden hochspezifisch und mit groszliger Affinitaumlt an

ihre Zielstruktur Durch in vitro-Selektionstechniken (SELEX) koumlnnen hochaffine RNA-

Aptamere aus kombinatorischen Bibliotheken entwickelt werden (Tuerk 1990 Famulok

1999) Der SELEX-Prozess kann dabei auf beinahe beliebige Ziel-Strukturen angewandt

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 17

werden Aptamere sind nur schwach immunogen und durchdringen Zellmembranen

aufgrund ihrer geringeren Groumlszlige wesentlich besser als zB monoklonale Antikoumlrper

16 Universelle Basen

Nukleobasen-Analoga die nicht zwischen den natuumlrlichen Basen Adenin Guanin

Cytosin und Thymin bzw Uracil unterscheiden werden universelle Basen genannt Die

Eigenschaft als Mimetikum fuumlr alle vier natuumlrlichen Basen mit gleichen Effekten zu

fungieren induziert eine beliebige Position im Watson-Crick-Basenpaarungsschema

einnehmen zu koumlnnen welches wiederum mit noch wichtigeren Fragen wie zB der

Duplexstabilitaumlt oder der Moumlglichkeit der Replikation verbunden ist

Nach Loakes (Loakes et al 1997) sollte eine ideale universelle Base sollte folgende

Bedingungen erfuumlllen

Sie sollte mit den natuumlrlichen Nukleobasen einen Duplex bilden der als Start fuumlr eine

Polymerase dienen kann

Sie sollte bei der Replikation den Einbau aller vier natuumlrlichen Nukleobasen

gegenuumlber sich selbst durch eine Polymerase ohne Unterscheidung zulassen

Sie sollte als Triphosphat von einer Polymerase ohne Bevorzugung gegenuumlber allen

vier natuumlrlichen Nukleobasen eingebaut werden koumlnnen

Es ist bis zum heutigen Tage keine universelle Base gefunden werden die alle diese

Eigenschaften in sich vereinigt Alle bisher bekannten universellen Basen erfuumlllen immer

nur einen Teil der oben aufgefuumlhrten Eigenschaften

Eine Strategie zur Entwicklung einer idealen universellen Base beruht auf der

Verbesserung der Basenstapelungseigenschaften waumlhrend das charakteristische

Muster von Wasserstoffbruumlckendonor- und Akzeptorstellen der natuumlrlichen Nukleobasen

in den Hintergrund ruumlckt Das Resultat dieses Ansatzes ist eine Serie von

Verbindungen die alle von eher hydrophober Natur sind (Abbildung 9) Dies sind unter

anderem 3-Nitropyrrol 1 (Nichols et al 1994) 5-Nitroindol 2 (Loakes amp Brown 1995)

4-Nitrobenzimidazol 3 (Seela et al 1996) 24-Difluoro-5-Methylbenzen 4 (Schweizer at

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 18

al 1994) in der DNA und 24-Difluorobenzimidazol 5 und 24-Difluorobenzen 6 (Parsch

2002) in der RNA (Abbildung 8)

N

OHO

OH

OHO

OH

OHO

OH

NO2

N

NO2 N

N

OHO

OH

NO2

F

F

N

N

OHO

HO

F

F

OHO

HO

F

F

OH OH

1 2 3

4 5 6 Abbildung 9 Universelle Basen

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 19

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren

Fluor substituierte Analoga von natuumlrlich vorkommenden Nukleinsaumluren haben

antivirale antitumor und antimykotische Wirkung bewiesen Eine Anzahl potentieller

Wirkstoffe in welchen die Fluorsubstitution der Schluumlssel fuumlr ihre biologische Aktivitaumlt

ist wird intensiv untersucht Es konnte in vielen Untersuchungen gezeigt werden dass

die fluorierten Nukleinsaumlureanaloga in ihrer dreidimensionalen Struktur kaum von denen

der natuumlrlich vorkommenden Nukleinsaumluren abweichen Durch diese strukturelle

Aumlhnlichkeit binden die fluorierten Nukleinsaumluren sehr schnell an Enzyme fuumlr welche

natuumlrliche Nukleinsaumluren die Substrate bilden In diesen Komplexen wiederum spielt das

Fluor aufgrund seiner Polaritaumlt und starken Elektronegativitaumlt eine signifikante Rolle in

Bezug auf die biologische Aktivitaumlt (Bergstrom amp Swartling 1988) Das Fluoratom wird

als Mimetikum fuumlr Wasserstoff aufgrund seiner geringen Groumlszlige fuumlr Hydroxylgruppen

wegen seiner aumlhnlichen Polaritaumlt und fuumlr Carbonylsauerstoffe wegen aumlhnlicher Groumlszlige

und Polaritaumlt verwendet Fuumlr Sauerstoff wird auch die CF2-Gruppe als isosterer Ersatz

verwendet Sie wird hauptsaumlchlich als Analogon fuumlr Phosphatsauerstoffe verwendet

Auszligerdem sind Fluoratome in der Lage als Akzeptoren Wasserstoffbruumlcken zu bilden

(Pankiewicz 2000)

Besondere Eigenschaften von Fluor sind

hoche Elektronegativitaumlt

relativ kleine Groumlsse

sehr niedrige Polarisierbarkeit

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 20

drei nichtbindende Elektronenpaare

sehr gute Uumlberlappung zwischen F 2s und 2p Orbitalen mit dem dazugehoumlrige

Orbitalen der zweiten Periode des Periodensystems

Fluorierung einer Verbindung erhoumlht nicht immer die Lipophilie aber auf der andere

Seite das ist immer der Fall mit aromatischen Verbindungen Fluorierung erhoumlht auch

die Faumlhigkeit zu Wasserstoffbruumlckenbindung Theoretische Rechnungen fuumlr die

Bindungsenergie FhellipH variieren zwischen 2 und 32 kcal mol-1 die mit OhellipH

Wasserstoffbruumlcken verglichen werden koumlnnen

Fluornukleoside kann man in drei Gruppen aufteilen Zucker- Phosphat- und Basen-

modifizierte Nukleoside

21 Fluormodifikationen am Zucker

Fluoratome wurden an der Ribose Untereinheit von Nukleosiden an den Kohlenstoffen

von C2acute bis C5acuteeingefuumlhrt Die mit Abstand meisten Verbindungen tragen das Fluoratom

am C2acute Atom Fluoratome an C3acute und C5acute sind etwa gleich oft anzutreffen wogegen

Fluor an C4acute immer noch recht selten zu finden ist

211 C2acute-Fluornukleoside

2acute-Fluornukleosid Analoga sind aus zwei Gruumlnden von Interesse fuumlr die Wissenschaft

Dies ist zum einen die signifikante biologische Aktivitaumlt von Vertretern dieser

Molekuumllgruppe und zum anderen die Informationen die diese Molekuumlle uumlber die Rolle

der 2acute-OH Gruppe in Nukleinssaumlurestrukturen liefern

Der Effekt einer 2acute-Fluor-Substitution auf die Konformation der Ribose wurde intensiv

untersucht da diese auf der Stufe der Oligonukleotide fuumlr die Bindung an Enzyme und

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 21

die biologische Aktivitaumlt von fundamentaler Wichtigkeit ist Roumlntgenstrukturanalysen von

Nukleinsaumluren zeigen dass es zwei Vorzugskonformationen fuumlr die Ribose gibt Dies

sind die C2acute-endo Form wie sie in der B-DNA vorliegt und die C3acute-endo Form wie sie in

der A-DNA vorliegt Ein Uumlbergang zwischen diesen beiden Zucker-Konformationen kann

uumlber den Weg einer Pseudorotation welche durch den gesamten Ring wandert

geschehen Die beiden Energieminima dieser Pseudorotation entsprechen der C2acute-endo

und der C3acute-endo Form Ein Uumlbergang dieser beiden Konformationen verlaumluft bei

Nukleosiden im Nanosekunden Bereich NMR Untersuchungen haben gezeigt dass die

Konformation mehr von der Elektronegativitaumlt der Substituenten als von deren Groumlszlige

oder Faumlhigkeit Wasserstoffbruumlcken bilden zu koumlnnen abhaumlngt (Ikehara 1984 Uesugi et

al 1983 Cheng et al 1983)

Die bedeutendsten Vertreter der Gruppe der 2acute-Fluornukleoside sind 2acute-Fluor

modifizierte Thymidine und Cytidine 2acute-Fluoro-5-iodo-1--D-arabinofuranosylcytosin

(FIAC 7) und 2acute-Fluoro-5-iodo-1--D-arabinofuranosyluracil (FIAU 8) (Abbildung 21)

sind potente und selektive Inhibitoren des Herpes Simplex Virus Typ 1 und Typ 2 des

Varizella-Zoster-Virus und des Cytomegalie-Virus (Watanabe et al 1983 Watanabe et

al 1984) Sie wirken dabei uumlber ihre 5acute-Triphosphate die als Substrate fuumlr den Einbau

in die Virus DNA mittels viraler DNA Polymerasen dienen (Herada et al 1987)

OHO

OH

N

N

NH2

O

I

FO

HO

F

N

N

NH2

O

I

F

FIAC 7 FIAU 8 Abbildung 21 Antivirale 2acute-Fluornukleoside

2acute3acute-Didesoxypurinnukleoside besitzen eine starke anti-HIV Aktivitaumlt Das

entsprechende Inosin Analogon (ddI) ist bereits in der klinischen Testphase Die

Stabilitaumlt gegenuumlber Saumlure ist allerdings gering wodurch eine orale Applikation

erschwert wird Das entsprechende 2acute-fluorierte Analogon weist dagegen eine

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 22

unbegrenzte Saumlurestabilitaumlt unter den Bedingungen auf bei denen ddI und ddA binnen

Minuten zersetzt werden Die anti-HIV Aktivitaumlt der in 2acute-Arabinostellung fluorierten ddI

und ddA ist den nicht fluorierten Didesoxypurinnukleosiden dagegen vergleichbar

(Pankiewicz 2000)

212 C3acute-Fluornukleoside

Die 3acute-Fluor Substitution hat einen aumlhnlichen Effekt auf die 3acute-Position der Ribose wie

die 2acute-Fluor Substitution auf die 2acute-Position NMR Untersuchungen zeigen dass 2acute-

Fluor-2- desoxyuridin zu 78 in der C2acute-endo Form vorliegt waumlhrend 3acute-Fluor-2acute3acute-

didesoxyuridin zu 88 in der C3acute-endo Form vorliegt (Joecks et al 1983)

Der bekannteste Vertreter der Gruppe der 3acute-Fluornukleoside ist 3acute-Fluor-2acute3acute-

didesoxythymidin(FLT) 1988 wurde entdeckt dass FLT eine starke Wirksamkeit gegen

HIV aufweist Nach genauerer Untersuchung stellte sich heraus dass die Wirksamkeit

von FLT gegen HIV sogar groumlszliger ist als die von AZT (Balzarini et al 1988)

213 C4acute-Fluornukleoside

Auf dem Gebiet der C4acute Fluornukleoside wurden ungeachtet der Tatsache dass es

auch natuumlrliche Vertreter dieser Gruppe gibt wie das Antibiotikum Nucleocidin 9 erst

wenige Untersuchungen durchgefuumlhrt Nucleocidin (Abildung 22) wurde 1957 isoliert

und 1976 von Moffat zum ersten Mal synthetisch hergestellt (Jenkins et al 1976)

OO

HO OH

N

NN

N

NH2

S

O

O

H2N

F

Nucleocidin 9

Abbildung 22 Antibiotikum mit C4acute-Fluoratom

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 23

214 C5acute-Fluornukleoside

Es wurden verschiedene C5acute Fluornukleoside synthetisiert um die Moumlglichkeit der

Phosphorylierung zu den entsprechenden Mono- Di- und Triphosphaten in Zellen zu

verhindern Es wurde untersucht ob diese Nukleoside ein Wirkungsspektrum besitzen

das nicht auf der Umwandlung in die entsprechenden Nukleotide beruht

Synthetisch anspruchsvoll war der Ersatz der 5acute-Hydroxylgruppe durch eine CF2-

Gruppe um Difluormethylenphosphat Nukleotide darzustellen (Abbildung 23)

Durch den Einbau der Difluormethylengruppe 10 entstand eine -CH2-CF2-P-

Verknuumlpfung welche ein gutes Mimetikum fuumlr die natuumlrliche -CH2-O-P- Verknuumlpfung ist

Zu dem Einsatz der CF2-Gruppe hat die Uumlberlegung gefuumlhrt dass die CF2-P Bindung

unter natuumlrlichen Bedingungen nicht mehr hydrolisierbar ist Oligonukleotide mit diesen

Molekuumllen wurden synthetisiert und werden untersucht

O

HO OH

PO

PO

PHO

F

F

N

NN

N

NH2

OOO

OH OH OH

10

Abb 23 5acute-Desoxy-5acute-difluormethyl-adenosin-triphosphat

22 Fluormodifikationen an der Phosphatgruppe

Eine Phosphatgruppe kann modifiziert werden durch das Ersezen eine Hydroxylgruppe

mit Fluoratom und so wurde ein Fluorphosphonat erhalten Die zweite Moumlglichkeit ist

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 24

Ersetzen einer Hydroxylgruppe durch eine CF2 oder CHF Gruppe und so wird ein

Fluoralkylphosphonat erhalten

Bei Fluorphosphonaten durch das Ersetzen einer Hydroxylgruppe mit Fluoratom traumlgt

das resultierende Nukleotid bei physiologischem pH nur noch eine negative Ladung

Daraus ergibt sich die Moumlglichkeit den Einfluss der Ladungen auf die Enzym-Substrat

Bindung zu untersuchen Durch seine hohe Elektronegativitaumlt hat ein Fluoratom einen

weiteren wichtigen Einfluss auf die Phosphatgruppe Der pKa wird durch die Fluorierung

stark erniedrigt Dies hat zur Folge dass zB Mg2+-Ionen nur noch schwach an die

Phosphatgruppe binden (Vogler amp Bridger 1982)

Es hat sich gezeigt das eine CH2-Gruppe zwar der beste sterische Ersatz eines

Sauerstoff-Atoms in Phosphonaten ist dass die elektronische Aumlhnlichkeit durch die

geringe Elektronegativitaumlt des Kohlenstoffs verglichen mit Sauerstoff aber doch sehr

unterschiedlich ist Blackburn hat gezeigt dass Fluoralkylphosphonate bessere Analoga

als Methylenphosphonate sind da sie sowohl sterisch als auch elektronisch einem

Sauerstoff-Atom in biologischen Phosphaten sehr nahe kommen (Blackburn 1981)

OO

HO OH

PO

PC

PHO

N

NN

N

NH2

OOO

HOHO OH

F

F

pCF2ppA 11

Abbildung 24 Difluormethylenadenosin-Triphosphat

Untersuchungen mit szlig γ-Difluormethylen-Triphosphaten haben gezeigt dass diese

Verbindungen biologisch wirksamer sind als die entsprechenden szligγ -Methylen-

Triphosphate aber weniger wirksam als natuumlrliche Phosphate Versuche mit pCF2ppA

(Abbildung 24) haben gezeigt dass pCF2ppA ein guter Inhibitor fuumlr

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 25

Kaninchenmuskelpyruvatkinase und ein gutes Substrat fuumlr Rinderherzadenylatkinase ist

(Blackburn et al 1986)

23 Fluormodifikationen an der Nukleobase

Es gibt drei verschiedene Gruppen von fluormodifizierten Nukleobasen Dies sind

modifizierte Pyrimidine modifizierte Purine und fluormodifizierte Nukleobasen deren

molekulare Struktur weder auf der der Pyrimidine noch auf der der Purine beruht

231 Fluormodifizierte Pyrimidine

Fluor substituierte Pyrimidin Nukleoside wie zB 5-Fluor-2acute-desoxyuridin (FdU 12) oder

5-Trifluormethyl-2acute-desoxyuridin (F3CdU 13) sind als therapeutische Reagenzien

bewaumlhrt (Abb 25) Gegenwaumlrtige Studien befassen sich hauptsaumlchlich mit deren

Pharmakokinetik und dem Einfluss des Fluoratoms auf die Struktur-Wirkungs-Beziehung

und weniger mit neuen synthetischen Methoden

O

OH

HO

NH

N

O

O

F

O

OH

HO

NH

N

O

O

F3C

FdU 12 F3CdU 13

Abbildung 25 Fluormodifizierte Pyrimidin-Nukleobasen

In den letzten Jahren sind Verbindungen mit laumlngeren Seitenketten als Methylgruppen

an C-5 verstaumlrkt in den Mittelpunkt des Interesses geruumlckt da Untersuchungen zu dem

Ergebnis gefuumlhrt haben dass solche Verbindungen eine groumlszligere Aktivitaumlt gegen Herpes

Viren aufweisen Wichtig dabei ist dass diese Verbindungen eine houmlhere Selektivitaumlt

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 26

gegenuumlber der Inhibierung der Herpes Virus Replikation zeigen als die klassischen

Antiherpes Wirkstoffe wie zB 5-Iod-2acute-desoxyuridin oder 5-(Trifluormethyl)-2acute-

desoxyuridin (F3CdU 13) Die Moumlglichkeiten zu C-5 Modifizierungen von Nukleosiden

sind sehr groszlig und viele Verbindungen wurden und werden synthetisiert um den

Zusammenhang zwischen Struktur und antiviraler Aktivitaumlt zu klaumlren Die

Untersuchungen haben aber auch gezeigt dass es nicht die Fluorsubstitution per se ist

die fuumlr die Aktivitaumlt und Selektivitaumlt verantwortlich ist F3CdU 13 weist zB eine relativ

hohe Aktivitaumlt gegenuumlber Herpes Simplex Virus Typ 2 auf Die Einfuumlhrung einzelner

Fluoratome in die Seitenkette erhoumlht die antivirale Aktivitaumlt der Nukleinsaumlure Analoga

Es ist deshalb umso uumlberraschender dass Nukleinsaumluren mit voll fluorierten

Seitenketten ihre antivirale Aktivitaumlt vollstaumlndig verlieren

232 Fluormodifizierte Purine

Nur wenige Beispile sind zu finden welche Purine als antivirale Wirkstoffe untersucht

haben Diese sind schon in den spaumlten sechzigern bzw fruumlhen siebziger Jahre

synthetisiert worden Die sind 2-Fluoradenosin (2FA 14) und 6-Fluornebularin (6FN 15)

(Abbildung 26)

O

HO

HOO

HO

HO

2FA 14 6FN 15

OH OH

N

NN

N

NH2

N

NN

N

F

F

Abb 26 Fluormodifizierte Purin-Nukleobasen

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 27

Durchgefuumlhrte Untersuchungen haben keine antivirale Aktivitaumlt gezeigt

24 Fluormodifikationen an RNA-Oligonukleotiden

Um den Einfluss der aromatischen Fluorsubstituenten auf die Stabilitaumlt von RNA-

Duplexen zu untersuchen wurden die fluoriertrn Basenanaloga in RNA eingebaut Bei

den 24-Difluorobenzen 16 und 46-Difluorobenzimidazol 17 (Abbildung 27) handelt es

sich um universelle Basen die bei der Basenpaarung nicht zwischen den vier

natuumlrlichen Nukleosiden unterscheiden Bei beiden Nukleosiden konnten durch die

Kristallstrukturanalysen C-FhellipH Wasserstoffbruumlcken nachgewiesen werden (Parsch

2002)

OHO

HO

F

F

OHO

HO

F

F

N

N

OH OH

16 17

Abbildung27 Fluormodifizierte Basenanaloga

Die thermodynamischen Untersuchungen legten die Grundlage fuumlr die Entwicklung von

chemisch modifizierten Hammerhead-Ribozymen die in der Lage sind Punktmutationen

zu tolerieren Aus den kinetischen Analysen konnte nachgewiesen werden dass das

Ribozym welches mit dem 2acute-Aminoethyl substituierten 24-Difluorobenzimidazol

modifiziert ist in der Lage ist Punktmutationen zu tolerieren Es weist bei Watson-Crick

bdquomismatchldquo-Basenpaaren im Vergleich zum natuumlrlichen Ribozym eine um Faktor 13

erhoumlhte katalytische Aktivitaumlt auf (Kloumlpfer 2004)

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 28

OHO

HO

F

OHO

HO

F

N

N

OHO

HO

N

N

OHO

HO

F

N

N

F

OH OH OH

OH

F

18

21 22 23

OHO

HO

F

F

OH

19

OHO

HO

F

F

OH

F

20

F

Abbildung 28 Fluormodifizierte Basenanaloga

Die weiteren stabilisierenden Effekte von Fluor auf die RNA-Duplexe wurden durch die

Messungen von thermodynamischen Parametern zwischen zwei fluorierten

Basenanaloga durchgefuumlhrt

Die RNA-Duplexe wurden zwischen allen moumlgliche Kombinationen gebildet Beim

Vergleich von nicht-natuumlrlichen Basepaaren sind die stabilsten Basenpaare mit 235-

Trifluorobenzen 18 Die stabilsten Basenpaare zwischen Benzol- und Benzimidazol-

Modifikationen sind zwischen 24-Difluorobenzen 19 und 245-Trifluorobenzol 20 auf

der einen Seite und 4-Fluorobenzimidazol 21 5-Fluorobenzimidazol 22 und 6-

Fluorobenzimidazol 23 (Abbildung 28) Im Vergleich mit nichtfluorierten Basen zeigen

die fluorierte Basenanaloga geringere Destabilisierung Da sich diese Basenpaare von

dem Benzol und Benzimidazol nur durch die Fluoratome unterscheiden muss die

Stabilisierung der RNA-Duplexe durch Wechselwirkungen des Fluors zustande kommen

(Živković 2005)

3 Aufgabenstellung 29

3 Aufgabenstellung

Das Ziel dieser Arbeit war die Synthese neuartiger artifizieller Basenanaloga Fluorierte

Benzimidazole haben sich als universelle Basen gezeigt (Parsch 2002) Im Vergleich zu

Benzimidazole unterscheiden sich die Indole durch ein Stickstoffatom in Fuumlnfring-

System Dadurch werden die Elektronenverteilung und die Elektronendichte veraumlndert

Ausgewaumlhlte Indol-Bausteine befinden sich in Abbildung 31

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

Abbildung 31 Zu synthetisierende Fluorindol-Nukleoside

3 Aufgabenstellung 30

Um die Effekte auf die RNA-Stabilitaumlt zu untersuchen sollten die

Phosphoramiditbausteine synthetisiert werden Nach erfolgter Synthese der Nukleosid-

Analoga sollten diese in ihre Phosphoramiditbausteine uumlberfuumlhrt und in 12mer RNA-

Straumlnge mittels automatisierter Festphasensynthese eingebaut werden Diese

Oligonukleotide sollten nach erfolgter Aufreinigung und Charakterisierung mittels UV-

und CD-Spektroskopie untersucht werden Dazu sollten RNA Duplexe gebildet und der

Einfluss der synthetisierten Bausteine durch Paarung mit natuumlrlichen Nukleotiden auf die

Stabilitaumlt der Duplexe bestimmt werden Es sollte ermittelt werden ob die fluorierten

Bausteine Wasserstoffbruumlcken bilden koumlnnen und wie groszlig ihre Basenstapelungs- und

Solvatationsbeitraumlge fuumlr die Stabilitaumlt des RNA-Duplex sind Hierzu sollten die

thermodynamischen Daten aus den UV-spektroskopischen Untersuchungen ermittelt

werden Mit Hilfe von CD-Messungen sollte der Einfluss der modifizierten Bausteine auf

die Struktur der RNA-Doppelhelix untersucht werden

Um ein klares Bild zu bekommen wie die Elektronendichte bzw Basenstapelung die

RNA-Stabilitaumlt beeinflusst sollten auch 7-N-Purin Nukleosid als 46-Difluorbenzimidazol

und 9-Deazapurin als 46-Difluorindol Analoga synthetisiert werden (Abbildung 32)

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abbildung 32 Zu synthetisierende 7-N-Purin und 9-Deazapurin-Nukleoside

Soweit moumlglich sollten die modifizierten Bausteine kristallisiert werden um die

Bedeutung der Fluoratome und Basenorientierung auf die Struktur der Nukleoside und

auf die Kristallpackung zu untersuchen

4 Chemische Synthesen 31

4 Chemische Synthesen

Ziel der vorliegenden Doktorarbeit war die Entwicklung und Synthese artifizieller

universeller Nukleobasen die RNA-Duplexe nicht destabilisieren Die Stabilitaumlt von

RNA-Duplexen wurde durch die Bestimmung der thermodynamischen Parameter

untersucht Die gesuchten Molekuumlle sollten zugleich in ihrer Struktur moumlglichst aumlhnlich

zu den natuumlrlichen Nukleosiden sein um die Struktur der resultierenden RNA so wenig

wie moumlglich zu veraumlndern Dabei hat sich Fluor als das beste Mitetikum fuumlr Sauerstoff

erwiesen da es sowohl in der Groumlszlige als auch in der Polaritaumlt dem Sauerstoff am

naumlhesten kommt (Pankiewicz 2000) Diese Voraussetzungen schraumlnkten die Auswahl

fuumlr die gesuchten Molekuumlle stark ein Basierend auf den Ergebnissen unserer

Arbeitsgruppe sollte die Gruppe von fluorierten Indole untersucht werden wobei es sich

bei den fluorierten Nukleosiden um universelle Basen handelt Als genereller Zugang zu

den Indolen dienen die geeignet substituierten Fluorbenzole Ein weiterer bedeutender

Grund fuumlr die Untersuchung war dass Indol als Strukturfragment in vielen Naturstoffen

vorkommt (Abbildung 41)

Alkaloide ( fast alle haben therapeutische Wirkung )

Hormone ( Melatonin )

Farbstoffe ( Indigo Purpur )

Aminosaumlure ( Tryptophan )

4 Chemische Synthesen 32

H2N

CH2

HN

COOH

H

Trp

NH

OHN

O

Indigo

Abbildung 41 Bekannte Naturstoffe mit Indol Strukturfragmente

Die fluorierten Indole wurden so ausgewaumlhlt dass das Fluoratom dieselbe Position wie

bei Fluorbenzimidazolen hat Damit bekommt man ein klares Bild welche Aumlnderungen

wegfallendes Stickstoffatom im Fuumlnfring-System auf die RNA Stabilitaumlt bringt In

Abbildung 42 befinden sich synthetisierte Indol-Nukleoside

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

Abb42 Fluorindol-Nukleoside

46-Difluorindol-Nukleosid wurde als Analogon zu 46-Difluorbenzimidazol synthetisiert

Beim Vergleich der beiden Nukleoside wurde ersichtlich dass das Indol-Nukleosid eine

bessere universale Base ist Diese Ergebnisse haben hier neue

4 Chemische Synthesen 33

Forschungsperspektiven eroumlffnet Ausgehend davon wurden die Methoden aus dem

Bereich der strukturellen Bioinformatik Molekuumlldynamiksimulationen und freie Energie-

Rechnungen verwendet um noch weniger RNA-Duplex destabilisierende Nukleoside zu

finden Es wurden noch zwei Nukleoside so ausgesucht 7-N-Purin-Nukleosid als

Analoga zu 46-Difluorbenzimidazol und 9-Deaza-Purin als Analoga zu 46-Difluorindol

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abb43Modifizierte Basenanaloga

41 Darstellung ausgewaumlhlter artifizieller Basen

411 Darstellung der Fluorindole

Zur Synthese des Fluorindol-Nukleosiden muumlssen zunaumlchst Fluorindole (nicht komerziell

erhaumlltlich) hergestellt werden (Nichols 2000)

Ausgehend vom kaumluflichen Fluorbenzaldehyd wurden im ersten Reaktionsschritt eine 2-

Azido-propenoat Gruppe uumlber den Aldehyd eingefuumlhrt Die Optimierung der Reaktion

erfolgte durch eine verlaumlngerte Reaktionszeit sowie eine erhoumlhte Reaktionstemperatur

Zur Synthese dieser Zwischenprodukte wurde die basische Loumlsung auf -20degC abgekuumlhlt

Nach Zugabe des Aldehydes wurde zunaumlchst bei -20degC und anschlieszligend bei +4degC

geruumlhrt Dadurch wurde die Ausbeute im Vergleich zu allgemein uumlblichen Ergebnissen

der Literatur verdoppelt Die entstandenen Zwischenprodukte wurden nur durch

4 Chemische Synthesen 34

Extraktion gereinigt und direkt weiter eingesetzt Die Zyklisierung erfolgt unter Ruumlckfluss

in Xylen Nach vier Stunden Reaktionszeit wurden die Produkte 24 25 und 26 erhalten

Nach der quantitativen Verseifung mit NaOH wird die Carboxylgruppe durch

Decarboxylierung mit Cudeg als Katalysator in NMP entfernt Nach der Aufreinigung

wurden die fluorierten Indole 27 28 und 29 isoliert (Abbildung 44)

H

O

NH

1 NaOHaq25h

NHC

Cudeg NMP

NH

240degC 6-8h

N3CH2C(O)Me NaOMeMeOH

-20degC (2h) 4degC 12h

R1

R1R1 R1

R2

R2R2 R2

O

OH

C

O

OMe

R1=F R2= H

R1= H R2=FR1R2=F

OCH3

N3

OR1

R2

Xylen

reflux 4-6h

24 R1=F R2= H 67

25 R1= H R2=F 8026 R1R2=F 73

27 R1=F R2= H 5828 R1= H R2=F 81

29 R1R2=F 50

2 HCl

81 R1=F R2= H 99 R1= H R2=F

109 R1R2=F quantitativ

Abb44 Darstellung von Fluorindole 27 28 29

412 Darstellung von 9-N-Deazapurin

Zur Synthese der 9-N-Deazapurin wurde znaumlchst 3H 5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

als basisches Ringsystem synthetisiert (Furneaux 1999) Die Reaktion verlaumluft in zwei

Stufen ohne Aufreinigung Ausgehend von kaumluflichem Isoxazol wurde unter 30minutiger

Reaktion in basischen Bedingungen erst der Isoxazolring geoumlffnet und danach die Base

neutralisiert Ein so gebildetes Zwischenprodukt wurde unter Anionangriff von Diethyl-

aminomalonat unter basischen Bedingungen zyklisiert zu 3-Amino-2-

ethoxycarbonylpyrrol 30 Im naumlchsten Schritt wurde das 3H 5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-

4-on 31 unter Reflux mit Formamidin-acetat als ein Praumlzipitat bekommen Das Produkt

ist ohne Aufreinigung analytisch sauber Die Verbindung 6-Chloro-9-deaza-purin 32

4 Chemische Synthesen 35

wurde aromatisiert durch die Chlorierung Die Reaktion erfolgte mit POCl3 als Reagenz

und auch als Loumlsungsmittel wegen schlechter Loumlslichkeit des Edukts Nach weiteren

drei Stunden Reflux konnte das Produkt 32 als weiszliger Feststoff in 85iger Ausbeute

erhalten werden Das gewuumlnschte Produkt 9-Deazapurin 33 konnte in 76iger

Ausbeute mittels katalytischer Hydrierung erhalten werden (Abbildung 45)

NO EtONaEtOH OEtEtO

OO

NH2

48+72 Std RT

HNEtOO

H2N

H2NCH=NH AcOH

EtOH 16h reflux

HN

N

HN

O

31 46

NO

EtONaEtOHCN

O

HN

N

HN

O

30 min 0-8degC

EtO OEt

O O

NH2

CN

HNHO COOEt

COOEt

-H2O

C

HN COOEt

COOEt

N

HN

NH2

HN CHNH2OEt

O

HN

N

HN

O

POCl3

Reflux 3 Std

N

N

HN

Cl

H2 PdC

10 Std

N

N

HN

30

32 85 33 7631

Abb 45 Darstellung von 9-N-Deazapurin mit mechanistischer Darstellung

42 Glycosylierung Reaktionen

Die Methode zur direkten Glycosylierung der Indolen ist noch nicht bekannt mit

Ausnahme wenn Indol in Position 2 eine aktivierende Gruppe hat Es gibt mehrere

Moumlglichkeiten ein Indol-ribonukleosid zu synthetisieren enzymatisch (Abbildung 46 III)

oder uumlber Indolin (Abbildung 46IV) Die beiden Methoden haben sehr schlechte

4 Chemische Synthesen 36

Ausbeuten Die Methode uumlber Desoxy-nukleosid hat mehrere Syntheseschritte mit

hohen Ausbeuten (Abbildung 46 II)

Abbildung 46 Die Moumlgliche Synthesewege Indol-Ribo-Nukleosid

Erste Methodeauswahl war die direkte Glycosylierung mit geeignet geschuumltzter Ribose

(Abbildung 47) Die Methode war nicht erfolgreich und die Optimierung durch

veraumlnderte Basen und Reaktionszeiten lieferte das gewuumlnschte Produkt in maximaler

Ausbeute von 4 Aufgrund mehrerer entstandener Nebenprodukte von denen nur die

Gewuumlnschte vollstaumlndige Analytik hat war die Trennung erschwert Alle Reaktionen

befinden sich in Abbildung 47 mit tabellarisch vorgestellten Bedingungen der

Reaktionen

INDOL-RIBONUKLEOSID

I Indol+Ribose II Indol + Desoxyribose

III Transfer Glycosilierung

IV Indolin+ Ribose

Mehrere Synhteseschritte

Schlechte Ausbeute Schlechte Ausbeute

4 Chemische Synthesen 37

Abbildung 47 Versuchte Glycosilierungsreaktionen

Die Desoxy-Glycosylierung mit einer geeignet geschuumlzten α-Cl-Desoxyribose liefert das

gewuumlnschte Nukleosid in hohen Ausbeuten Aufgrund des Anionangriffs und einer

kurzen Reaktionszeit liefert die Glycosylierungsreaktion nur reine szlig-Nukleoside

421 Darstellung von 35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid

Zur Synthese der Indol-Nukleoside und des 9-N-Purin-Nukleosids muss zunaumlchst 35-

Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid (Rolland at al 1997) synthetisiert

werden (Abbildung 48) Die Synthese verlaumluft in drei Syntheseschritten ohne

Aufreinigung Als Ausgangsprodukt dient 2-Desoxy-D-Ribose Die Methylierung am

anomeren Zentrum erfolgt unter Saumlurekatalyse mit 1-iger methanolischer HCl-Loumlsung

4 Chemische Synthesen 38

Die kurze Reaktionszeit gewaumlhrleistet dass nur die reaktivste Hydroxygruppe methyliert

wird 34 nicht jedoch die 3 und 5-Position Nach Neutralisation mit NaHCO3 koumlnnen die

Toluoylschutzgruppen eingefuumlhrt werden 35 Diese sind sowohl unter den Bedingungen

der Glycosilierung als auch im sauren Medium der anschlieszligenden Chlorierung stabil

Der wichtigste Punkt dieser Reaktion ist die Chlorierung in einem Temperaturbereich

von bis 25degC faumlllt das gewuumlnschte α-Isomer in konzentrierter Essigsaumlureloumlsung aus

Dieser Reaktionsschritt bestimmt die Reinheit des Produktes Die entstandene α-Chloro-

furanose 36 isomerisiert in saurer Loumlsung Deswegen muss die Reaktion

schnellstmoumlglich beendet und aufgearbeitet werden Maximale HCl Konzentration wird

mit einer Mischung aus Essigsaumlure Wasser und Acetylchlorid erreicht Durch die

Aufarbeitung muss der Rest der Essigsaumlure komplett entfernt werden sonst ist die

Hydrolyse und Isomerisierung bei der Lagerung moumlglich Die erreichten Ausbeuten mit

dieser Reaktionsfuumlhrung variieren zwischen 60 und 70 Das so erhaltene Produkt

enthaumllt weniger als 01 des szlig-Isomeres

OHO

OH

OHAcClMeOH

25 Min RTO

HO

OH

OCH3

p-Me-C6H4-COClPy

RT12 Std

ORO

OR

OCH3

R=p-Me-C6H4-C(O)-

AcClCH3COOHH2O

15 Min

ORO

ORCl

34

35 36 60-70

Abbildung 48 Darstellung von 35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid

421a Die Glycosilierungs-Reaktion von Indole und 9-Deazapurin

Die Synthese des Indol Ribonukleosides und 9-N-Deazapurins besteht aus mehrstufigen

Prozessen Durch Deprotonierung der Nukleo-Base mit Natriumhydrid unter 10

4 Chemische Synthesen 39

minutigen Ruumlhren wird das Anion gebildet Die Glycosylierungsreaktion laumluft sehr

schnell ( 20 bis 30 min ) unter einem Anionangriff Dadurch werden nur reine szlig-

Nukleoside (37) in fast quantitativen Ausbeuten geliefert Die Reaktion findet in der

konzentrierten Loumlsung statt Die Ausbeuten Glycosilierungsreaktionen fuumlr Indole liegen

zwischen 90 und 99 Aufgrund der schlechten Loumlslichkeit des 9-Deazapurin liefert

die Reaktion in dies Fall eine Ausbeute von weniger als 90 Eine Verlaumlngerung der

Reaktionszeit verbessert die Ausbeute nicht weil der α-Cl-zucker isomerisiert wurde

und dadurch auf DC ein zweites Isomer beobachtet werden konnte Nach der

Glycosilierung werden die Toluoylschutzruppen unter basischen Bedingungen

abgespalten (38) Die Reaktion erfolgt mit katalytischer Menge der Bases bei

Raumtemperatur

N

F

F

H

MeCN 10 Min

NaH

N

F

F

OOTol

OTolCl

+20 Min

N

F

F

OTolO

OTol 37 99

MeONaMeOH

RT 2h

N

F

F

OHO

OH 38 98

OsO4 NMO

RT 20Std

N

F

F

OHO

HO OH

TBDPSCl

Pyridin RT 24 Std

N

F

F

OTBDPSO

OH 39 88

N

F

F

OTBDPSO

OMs

MsCl

PyCH2Cl2 4 Std

40 99

N

F

F

OHO

Bu4NF THF

50degC 2 Std

41 99 42 68

Abbildung 49 Synthese von 1acute-Desoxy-1acute-(46-difluorindolyl)-szlig-D-ribofuranose 42 mit mechanistischer Darstellung der Glycosilierungsreaktion

4 Chemische Synthesen 40

Durch die Reaktionsfuumlhrung bedingt koumlnnen keine α-Nukleoside entstehen Dazu

wurden ROESY-NMR Spektren aufgenommen Zur Bestaumltigung der szlig-Nukleoside wurde

die raumlumliche Naumlhe zwischen dem Proton an C1acute und dem Proton an C4acute identifiziert Im

Fall des α-Nukleosides sollten somit keine ROE-Signale zwischen diesen Protonen zu

messen sein Abbildung 410 zeigt einen Ausschnitt aus den ROESY-NMR Spektren

von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol

N

OHO

OHHH

ROE

OHO

OHH

N

F

H

F

Abbildung 410 Ausschnitt eines 400 MHz ROESY-NMR-Spektrums von1-(2acute-

desoxy-β-D-erythro- pentofuranosyl)-7-fluorindol

Die selektive Schuumltzung der 5acute-Hydroxigruppe erfolgt mit TBDPSCl in hohen Ausbeuten

(39) Die Mesylierung der 3acute-Hydroxigruppe liefert das komplett geschuumltzte Nukleosid

(40) in quantitativer Ausbeute Mittels tetra-Butylamoniumfluorid erfolgt die Entschuumltzung

4 Chemische Synthesen 41

von 5acute- und Eliminierung der 3acute-Gruppe in einem Reaktionsschritt (Abbildung 49 41)

Mit Osmiumtetroxyd als Katalysator wird die Doppelbindung in Anwesenheit von N-

Methylmorpholin-4-oxid und Wasser- dixydroxyliert (42) Die Mechanistische

Darstellung der Dihydroxylierungsreaktion befindet sich in Abbildung 411 Die

Gesamtausbeute der erhaltenen Nukleoside variiert zwischen 45 und 70

RR

OH

OH

H2O

OsO

O

O

O

R

R

O

O

Os

O

O

NMO

NMM

R

R

O

O

Os

O

O

R

R

O

O

Os

R

R

O

O O

R

RO

Os

R

R

O

O

OH

O

OH

H2O

RR

OH

OH

H2O

RR

R

RO

Os

R

R OO

O

2-

411 Mechanistischer Darstellung der Dihydroxilierungsreaktion mit OsO4

Alle synthetisierten Nukleoside wurden auch als Ribonukleoside durch

Kristallstrukturanalyse nachgewiesen Die Kristallstruktur des 6-Fluoroindol-Nukleosids

befindet sich in Abbildung 412

4 Chemische Synthesen 42

Abbildung 412 Kristallstruktur von 6-Fluoroindol-Nukleosid

421b Glycosilierung von 7-N-Purin

Die Glycosilierungsreaktion zum Nukleosid wurde nach der Methode von H Vorbruumlggen

durchgefuumlhrt (Vorbruumlggen 1981a) Diese fuumlr Purine und Benzimidazole geeignete

Nukleosidsynthese liefert unter Friedel-Krafts-Katalyse szlig-N1-verknuumlpfte Nukleoside in

hohen Ausbeuten Basierend auf der Silyl-Hilbert-Johnson-Reaktion wird bei der

Vorbruumlggen- Glycosilierung ein peracetylierter Zucker 44 mit einer Nukleobase in

Acetonitril in Anwesenheit eines schwachen Friedel-Krafts-Katalysators oder einer

Lewissaumlure wie zB (Trimethylsilyl)trifluormethansulfonat umgesetzt Hierbei finden drei

Prozesse statt

bull die Bildung eines elektrophilen Zuckerkations 45 unter Nachbargruppenbeteiligung

bull die Silylierung der Nucleobase mit NO-Bis(trimethylsilyl)acetamid (BSA) idealerweise

unter Bevorzugung der Position N1

bull die Reaktion zum Nukleosid unter Beteiligung der beiden Komponenten

Die Reaktion verlaumluft unter thermodynamischer Kontrolle und liefert reine szlig-Nukleoside

da die silylierte Nukleobase nur von einer Seite die Zuckerebene angreifen kann

(Abbildung 413) Das intermediaumlre Zuckerkation 45 entsteht durch Abspaltung eines

Trimethylsilylacetylesters Der protonierte Fuumlnfring steht dann in der α-Position an der

4 Chemische Synthesen 43

Ribose Die Silylierung der Nukleobase 43 welche die Loumlslichkeit des Purins 43 in

Acetonitril deutlich erhoumlht liefert aufgrund der Delokalisation des N-Wasserstoffs zwei

Intermediate Die gewuumlnschte N7-silylierte Nukleobase und das N9-Isomer Folglich

erhaumllt man nach Umsetzung mit dem Zuckerkation 45 ein Produktgemisch aus 2acute3acute5acute-

Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 7-N-purinyl)-szlig-D-ribofuranose 46 und 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-

desoxy-1acute-( 9-N-purinyl)-szlig-D-ribofuranose 47

N

NN

NH

N

NN

N

N

NN

N

Si

Si

+BSA

N

NN

N

OAcO

AcO OAc

+

46 18O

AcO

AcO OAc

OAcO

AcO

AcO O

O

TMSOTf

NaOMeMeOH

48 97

OTf

43

4544

N

NN

N

OAcO

AcO OAc 47 66

N

NN

N

OHO

HO OH

Abbildung 413 Synthese von 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purinyl)-szlig-D-ribofuranose 48 mit mechanistischer Darstellung der Glycosilierungsreaktion nach Vorbruumlggen

Das Produktverhaumlltnis im aufgefuumlhrten Beispiel betraumlgt 137 Die Unterscheidung der

beiden Isomere war mittels 2D-NMR-Spektroskopie moumlglich In ROESY-Experimenten

4 Chemische Synthesen 44

konnte fuumlr das gewuumlnschte Isomer 46 ein intensiver Kreuzpeak H1acute und H6 und eine

schwache Kupplung zwischen H5acute und H6 Die Aufnahme des Spektrums der

Verbindung 47 zeigte diese Kupplungen nicht

Fuumlr die Deacetylierung von 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(7-N-purinyl)-szlig-D-

ribofuranose 46 bieten sich zwei chemische Varianten an Zum einen die Abspaltung der

Schutzgruppe unter milden basischen Bedingungen durch 20-stuumlndiges Ruumlhren in

ammoniakalischem Methanol (Neilson 1971) Ammoniakalisches Methanol kann durch

Einleiten von NH3 in MeOH bei -20degC hergestellt werden und ist bei dieser Temperatur

lagerbar Die Reaktion verlaumluft in guten Ausbeuten Das waumlhrend der Reaktion

entstehende Acetamid ist jedoch relativ schwer abtrennbar und fuumlhrt bei der

Auftrennung zu Ausbeuteverlusten Aus diesem Grund wie auch wegen der langen

Reaktionszeit wurde auf die klassische Entschuumltzung durch katalytische Mengen von

Natrium-Methanolat zuruumlckgegriffen Die Reaktion erfolgt in absolutem Methanol bei

Raumtemperatur und ist nach Zutropfen des Methanolats bei einstuumlndigem Ruumlhren

beendet Die Aufreinigung des entschuumltzten Nukleosids 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purinyl)-szlig-D-

ribofuranose 48 erfolgt uumlber eine Saumlulenchromatographie

43 Synthese der RNA-Bausteine

Zur Synthese eines in der RNA-Festphasensynthese kupplungsfaumlhigen Bausteines

muumlssen zunaumlchst die 5acute- und die 2acute-Hydroxygruppen orthogonal geschuumltzt werden

Anschlieszligend erfolgt die Phosphitylierung zum Phosphoramidit

431 Dimethoxytritylierung der 5acute OH-Funktion

Als Standardschutzgruppe in der Nukleosidchemie fuumlr die 5acute-Position hat sich die 44acute-

Dimethoxytriphenylmethylgruppe etabliert Diese kann in guten Ausbeuten eingefuumlhrt

werden und waumlhrend der Oligonucleotid-Festphasensynthese schnell und effizient mit

Trichloressigsaumlure (TCA) abgespalten werden Dabei wird die Menge an abgespaltenem

Tritylkation detektiert und zur Verfolgung der Kupplungsausbeute und -effizienz

herangezogen

4 Chemische Synthesen 45

Die 44acute-Dimethoxytriphenylmethylgruppe wird bei Raumtemperatur in Pyridin und

Triethylamin eingefuumlhrt (Abbildung 414 Smith 1962 Schaller 1963) Aufgrund der

hohen Reaktivitaumlt des primaumlren 5acute-Alkohols erfolgt die Reaktion selektiv an dieser

Position Das bei der Reaktion entstehende HCl wird durch den Uumlberschuss an Pyridin

abgepuffert Alle Nukleoside konnten in sehr guten Ausbeuten hergestellt werden

OHO

HO OH

N

F

ODMTrO

HO OH

12 eq DMTrCl

Pyridin Et3N

N

F

50 7549

Abb414 Synthese der tritylierten Verbindung 50

432 Die TBDMS-Schutzgruppe

Zur Protektion der 2acute-Hydroxygruppe waumlhrend der RNA-Festphasensynthese werden

ia Silylschutzgruppen verwendet (Ogilvie 1974a amp 1978b) Diese koumlnnen nach

erfolgter Oligoribonukleotidsynthese mit Fluoridionen abgespalten werden (zur RNA-

Festphasensynthese und der Aufreinigung von Oligonukleodtiden (siehe Kapitel 6 und

11) In den letzten Jahren hat sich die tert-Butyldimethylsilyl(TBDMS)-Gruppe als

Standard in der Phosphoramiditchemie durchgesetzt

Zur Synthese 2acute-TBDMS-geschuumltzter Nukleoside werden die 5acute-geschuumltzten Nukleoside

in einer 11-Mischung aus Pyridin und THF geloumlst und mit tert-Butyldimethylchlorsilan

4 Chemische Synthesen 46

(1M Loumlsung in THF) versetzt (Abbildung 415) Dabei entsteht immer ein Gemisch aus

dem 2acute- und 3acute-Regioisomer Der Zusatz von Silbernitrat bewirkt eine Steigerung des

Anteils an 2acute-O-tert-Butyldimethylsilyl-substituiertem Produkt (Hakimelahi 1982)

Zudem ermoumlglicht das cis-Diol-System der Ribose eine Wanderung der Schutzgruppe

von der 2acute-Position zur thermodynamisch guumlnstigeren 3acute-Position (Jones amp Reese

1979) Dies wird vor allem in polaren Loumlsungsmitteln beobachtet und traumlgt zu deutlichen

Ausbeuteverlusten bei

ODMTrO

HO OH

ODMTrO

HO OTBDMS

THFPy RT 20 Std

NF N

F

F F

ODMTrO

TBDMSO OH

NF

F

+

52 40 53 38

TBDMSClAgNO3

51

Abbildung 415 Einfuumlhrung der TBDMS-Schutzgruppe

Die Trennung der 2acute- und 3acute-Regioisomeren war in alle Faumlllen nur uumlber praumlparative

HPLC moumlglich Die Charakterisierung und Unterscheidung der Isomeren erfolgte durch

1H1H-COSY-NMR-Spektroskopie

433 Phosphitylierung

Die Umsetzung des 5acute- und 2acute-geschuumltzten Nukleosids 52 zu kupplungsfaumlhigem

Monomeren das in der RNA-Festphasensynthese eingesetzt werden kann erfolgt mit 2-

Cyanethyldiisopropylchlorphosphoramidit Dieses kann in zwei Substitutionsreaktionen

aus PCl3 3-Hydroxypropionitril und Diisopropylamin hergestellt werden (Sinha 1983)

Zur Synthese des nukleosidischen Phosphoramidits 54 (Abbildung 416) wurden die

Verbindungen in Acetonitril geloumlst mit Collidin und N-Methylimidazol als Aktivator

versetzt und auf 0degC abgekuumlhlt Nach Zugabe des Phosphitylierers wurde zunaumlchst im

4 Chemische Synthesen 47

Eisbad und anschlieszligend bei Raumtemperatur geruumlhrt Um die Bildung von H-

Phosphonaten zu vermeiden ist darauf zu achten dass nur kurze Zeit bei

Raumtemperatur geruumlhrt wird

ODMTrO

HO OTBDMS

ODMTrO

O OTBDMS

P CNN

(iPr)2NP(Cl)OCH2CH2CNN-Me-Imidazol

sym-Collidin CH3CN0degC RT 40 Min

NF N

F

F F

52 54 68

Abb 416 Synthese der Phosphoramidit 54

Bei der Isolierung des Reaktionsproduktes ist zur Abtrennung des sym Collidins mit

chromatographischen Methoden oft ein zweiter Trennschritt notwendig Wird bei der

Aufarbeitung die organische Phase jedoch mit 001M Zitronensaumlure ausgeschuumlttelt geht

das Collidin durch Protonierung direkt in die waumlssrige Phase uumlber (Wozninak 1997) Die

Dimethoxytrityl-Schutzgruppe ist unter diesen Bedingungen stabil und man erhaumllt

bereits vor der saumlulenchromatographischen Trennung ein relativ sauberes Rohprodukt

Das gewuumlnschte Phosphoramidit kann dann mit einer kurzen Chromatographie-Saumlule

schnell und effizient isoliert werden

Bei der Reaktion entstehen als Produkt zwei Diastereomere welche bei der

Aufreinigung uumlber praumlparative Duumlnnschichtchromatographie nicht getrennt werden

muumlssen Beide Isomere koumlnnen in der Festphasensynthese eingesetzt werden Das

TBDMS-geschuumltzte Phosphoramidit 54 konnte in einer Ausbeute von 68 hergestellt

werden Die Charakterisierung der Phosphoramidite erfolgte sowohl uumlber 1H-NMR-

Sprektroskopie und ESI-Massenspektrometrie als auch uumlber 31P-NMR (Abbildung 417

und Abbildung 418)

4 Chemische Synthesen 48

00101020203030404050506060707080809090100100110110120120130130140140150150160160170170180180190190 Abb417 31P-NMR-Spektrum von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert- butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- 5-fluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose 57

Abb418 31P-NMR-Spektrum von 5acute-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (4-fluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose 56

4 Chemische Synthesen 49

44 Syntheseuumlbersicht

Zur besseren Uumlbersicht der in Kapitel 4 vorgestellten Synthesen ist in Abbildung 419

der Syntheseweg zu den Indol-Amiditen 54-59 Abbildung 420 beschreibt die

Darstellung des 7-N-Purin-Amidit und die Abbildung 421 die Darstellung des 9-

Deazapurin-Amidit

4 Chemische Synthesen 50

R=p-Me-C6H4-CO

1 NaHMeCN 10 Min

20 MinMeONaMeOH

RT 2h2

2 MsClPyCH2Cl245hRTBu4NF THF

50degC 2h

OsO4 NMO

20h RT

N

R4

R2

R1

R3

OHO

OH

N

R4

R2

R1

R3

OTolO

OTol

1TBDPSClPy24hRT N

R4

R2

R1

R3

OTBDPSO

OMs

N

R4

R2

R1

R3

OHO

N

R4

R2

R1

R3

OHO

HO OH

N

R4

R2

R1

R3

H

DMTrCl Pyridin Et3N

RT 24h

OTolO

OTolCl

N

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

HO OH

TBDMSClTHFPyr AgNO3

RT 20hN

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

TBDMSO OH

N

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

HO OTBDMS

+

NP

OCN

Cl

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CN

N

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

O OTBDMS

PCNN

55 R1 R2 R3 R4= H56 R1=F R2 R3 R4= H57 R2=F R1 R3 R4= H58 R3=F R2 R3 R4= H59 R4=F R1 R2 R3= H54 R1R3=F R2 R4= H

Abbildung 419 Synthese der Phosphoramidite 54-59

4 Chemische Synthesen 51

O

AcO

OAcN

N NH

N

OAc

AcO

+BSA TMSOTf

CH3CNMicrowelle

O

HO OH

HO

N

NN

N

O

AcO OAc

AcO

N

NN

N

O

AcO OAc

AcO

N

NN

N

+

46 18 47 66

MeONaMeOH

DMTrCl Pyridin Et3N

RT 24h

O

HO OH

DMTrO

N

NN

N

TBDMSCl THFPyr AgNO3

RT 20h

O

HO OTBDMS

DMTrO

N

NN

N

O

TBDMSO OH

DMTrO

N

NN

N

+

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CNN

PO

CN

Cl

O

O OTBDMS

DMTrO

N

NN

N

PCNN

63 62

43 44

48 97

60 58

61 36 62 33

Abbildund 420 Synthese des 7-N-Purin Phosphoramidits 63

4 Chemische Synthesen 52

NO EtONaEtOH OEtEtO

OO

NH2

48+72 Std RT

HNEtOO

H2N

H2NCH=NH AcOH

EtOH 16h reflux

HN

N

HN

O

POCl3

Reflux 3 Std

N

N

HN

Cl

H2 PdC

10 Std

N

N

HN

R=p-Me-C6H4-CO

1 NaHMeCN 10 Min

20 Min2O

TolO

OTolCl

N

N

N

OTolO

OTol

MeONaMeOH

RT 2h

N

N

N

OHO

OH

N

N

N

OTBDPSO

OMs

2 MsClPyCH2Cl245hRT

1TBDPSClPy24hRT Bu4NF THF

50degC 2h

OsO4 NMO

20h RT

N

N

N

OHO

N

N

N

OHO

HO OH

DMTrCl Pyridin Et3N

RT 24h

N

N

N

ODMTrO

HO OH

TBDMSClTHFPyr AgNO3

RT 20h

N

N

N

ODMTrO

TBDMSO OH

N

N

N

ODMTrO

HO OTBDMS

+

NP

OCN

Cl

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CN

N

N

N

ODMTrO

O OTBDMS

PCNN

72 73

30 31 46

32 85 64 85

65 76 66 75

67 93 68 36

69 54 70 32 71 32

Abbildung 421 Synthese des 9-Deazapurin Phosphoramidits 61

4 Chemische Synthesen 53

45 Abasischer Baustein

Fuumlr umfassende Untersuchungen zu Basenstapelungswechselwirkungen gehoumlrt ein

Vergleich der zu untersuchenden Verbindungen mit einem abasischen Baustein Ein

abasischer Baustein traumlgt keine Nukleobase und kann somit nicht durch

Basenstapelungswechselwirkungen zur Stabilitaumlt einer Doppelhelix beitragen

Ausgehend von D-Ribose wurde erst 235-Tri-O-benzyl-ribofuranose synthetisiert Um

einen abasischen Baustein zu erhalten muss die Hydroxylgruppe an C1 entfernt

werden Dazu wurde Ausgangprodukt 73 in Acetonitril geloumlst und mit Bortrifluorid-

Ethyletherat und Triethylsilan versetzt (Purdy et al 1994) Nach einer Reaktionszeit von

15 Stunden ist die Reaktion beendet Im Gegensatz zu den Dehydroxylierungen der C-

Nukleoside wird die Reaktion bei Raumtemperatur durchgefuumlhrt Nach Aufarbeitung

erhaumllt man 235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose 74 in 884 iger Ausbeute

Die Abspaltung der Schutzgruppen verlief in EthanolCyclohexen-Loumlsung mit

Palladiumhydroxid (20) auf Kohle (Hossain et al 1998) in guten Ausbeuten Bei der

Reaktion handelt es sich wie bei den C-Nukleosiden um eine Transfer-Hydrogenolyse

bei der Cyclohexen als Wasserstoff-Donor fungiert (Hanessian et al 1981) Nach vier

Stunden sieden unter Ruumlckfluszlig sind alle drei Benzyl-Schutzgruppen abgespalten und 1-

Desoxy-D-ribofuranose 75 wird mit 953 iger Ausbeute als farbloser Feststoff erhalten

Die folgenden Syntheseschritte zum Amidit sind den der anderen bisher beschriebenen

Amiditbausteine aumlhnlich Zuerst wird die 5acute-Hydroxylfunktion mit Dimethoxytriphenyl-

methylchlorid geschuumltzt Die anschlieszligende Schuumltzung mit TBDMSCl in PyridinTHF in

Gegenwart von Silbernitrat liefert wie erwartet ein Isomerengemisch aus an 2- bzw 3-

Position geschuumltztem Zucker Im Gegensatz zu allen anderen bisher beschriebenen

Benzol- und Benzimidazol-Nukleosiden zeigen beide TBDMS geschuumltzten Isomere des

abasischen Bausteins keine Wanderungstendenz der TBDMS Schutzgruppe Aus

diesem Grund kann anhand der Ausbeuten der Einfluss des Silbernitrates auf die

Groumlszligenordnung des Isomerenverhaumlltnisses gezeigt werden Das fuumlr die weitere

Synthese benoumltigte 2-TBDMS geschuumltzte Isomer 78 entsteht 22-fach haumlufiger als das

3-TBDMS geschuumltzte Isomer 77 (603 zu 273 )

4 Chemische Synthesen 54

TBDMSClTHFPyr AgNO3

RT 20 StdO

DMTrO

TBDMSO OH

ODMTrO

HO OTBDMS

+

NP

OCN

Cl

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CN

ODMTrO

O OTBDMS

PCNN

OBnO

BnO OBn

OHBF3OEt2 Trietylsilan

CH3CN 15 StdO

BnO

BnO OBn

Pd(OH)2

n-HexanEtOHReflux 4 Std

OHO

HO OH

DMTrCl Et3N

Py RT 4 Std

ODMTrO

HO OH

79 48

78 6077 27

74 88 75 95

76 86

73

Abbildung 422 Syntheseuumlbersicht fuumlr 3-O-(2-Cyanethoxydiisopropylphosphin)-5-O-

(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribo-furanose 79

Die Phosphitylierung von 5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-

butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-ribofuranose 78 liefert unter klassische Bedingungen das

gewuumlnschte Produkt 79 mit einer Ausbeute von 478 (Abbildung 422)

5 Kristallstrukturanalysen 55

5 Kristallstrukturanalysen

Ein Kristall ist ein geordnetes supramolekulares System und entsprechend Dunitz bdquoa

supramolecular par excellenceldquo (Dunitz 1996) Die Roumlntgen Einkristallstrukturanalyse

liefert genaue Informationen uumlber die Strukturen von molekularen Komplexen und die

Nichtbindenden Wechselwirkungen zwischen den Atomen im festen Zustand Diese

Technik hat sich zur bedeutendsten in der Strukturaufklaumlrung entwickelt

Alle Datenbanken die Informationen uumlber Kristallstrukturen erhalten sind

exponential gewachsen und werden genutzt um Informationen uumlber chemische

Wechselwirkungen zu erhalten

Die sind die Grundlagen fuumlr die intensive Untersuchung klassischer H-bindungen und

in letzten Zeit werden sie genutzt um schwaumlchere H-Bindungen beispielsweise C-

HO C-HhellipN C-HhellipCl zu untersuchen und aktuell werden C-HhellipF-C

Wasserstoffbruumlcken betrachtet Die Richtung die Energien die Entfernung relativ zu

den van der Waals Radien und Bindungslaumlngen sind nuumltzliche Kriterien um H-

Bruumlcken zu klassifizieren In diesem Zusammenhang sind C-Hπ Wechselwirkungen

als Wasserstoffbruumlcken definiert worden

Es koumlnnen Parallelen zwischen der Strukturaufklaumlrung aus Modellsystemen in

fluumlssiger Phase und denen die die Supramolekulare Natur eines molekularen

Netzwerks im festen Zustand definieren gezogen werden

51 Bragg-Gleichung

Roumlntgenstrahlung entsteht wenn in einem Atom die inneren Elektronen ihre Bahn

um den Kern aumlndern und dabei Energie abgeben oder wenn schnelle Elektronen um

die Kurve fliegen oder abrupt gebremst werden Wilhelm Conrad Roumlntgen entdeckte

5 Kristallstrukturanalysen 56

im Jahr 1895 zufaumlllig eine neue Art von Strahlung Er wusste nicht welcher Natur sie

war und nannte sie X-Strahlung

Trifft Roumlntgenstrahlung auf einen Kristall so wird dieser von einem Groszligteil der

Strahlung ungehindert durchdrungen Allerdings wird auch beobachtet dass

Strahlungsanteile durch den Kristall zum Teil erheblich abgelenkt werden ein

Phaumlnomen das man als Roumlntgenbeugung bezeichnet Montiert man hinter dem

Kristall eine Fotoplatte um die abgelenkten Strahlungsanteile sichtbar zu machen

erhaumllt man darauf charakteristische Muster Ursache hierfuumlr ist nach einer

klassischen Vorstellung die Reflexion oder Beugung von Roumlntgenstrahlung an

Schichten innerhalb des Kristalls die sich wie halbduchlaumlssige Spiegel (Abbildung

51) verhalten so genannten Netz- oder Gitterebenen

Nur wenn die Bragg Gleichung erfuumlllt ist dann wird die maximale Intensitaumlt vom

Kristall gebeugt (BraggampBragg 1913)

nλ=2d sin(θ)

Abbildung 51 Braggsche Reflexionsbedingung

λ-Wellenlaumlnge

d-Netzebenenabstand

θ-Glanzwinkel

n-ganze Zahl

5 Kristallstrukturanalysen 57

52 Kristallstrukturanalysen der Nukleosidanaloga

Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen von allen Fluorindol-Nukleosiden und von

7-N-Purin-Nukleosid Einkristalle und daraus Kristallstrukturen zu erhalten Die

Kristalle wurden aus Wasser oder aus einer Mischung aus Methanol und Wasser bei

Raumtemperatur oder bei 4degC erhalten Die vollstaumlndigen Datensaumltze der

Roumlntgenstrukturanalysen befinden sich in Anhang Teil A Alle Kristalldaten sind in

Tabelle 51 gezeigt

Nukeosid kristallisiert

aus

Temperatur [ degC ]

Kristallsystem Raumgruppe Zucker-konformation

4FI MethanolWasser 4degC monoklin P21 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

5FI Methanol 4degC orthorombisch P212121 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

6FI Methanol 4degC orthorombisch P212121 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

7FI Methanol 4degC monoklin C2 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

46DFI Methanol 4degC orthorombisch

P212121 C3acute-endo

7NP MethanolWasser 4degC orthorombisch

P212121 C2acute-endo

Tabelle 51 Kristalldaten des Nukleosidanaloga

Alle erhaltenen Kristalle sind entweder in einem orthorombischen oder in einem

monoklinen Kristallsystem kristallisiert Die Kristalle weisen immer eine hydrophile

Schicht aus den Fluoraromaten auf

Die FH Abstaumlnde zwischen dem Fluoratom und einem Wasserstoffatom welches

sich in ortho-Position zu einem Fluoratom eines im Kristall gegenuumlberliegenden

Molekuumlls befindet variiert zwischen 230 Aring bei 7FI und 269 Aring bei 4FI Die

5 Kristallstrukturanalysen 58

gemessenen FH Abstaumlnde sind deutlich kuumlrzer als die Summe der van-der-Waals

Radien von Fluor und Wasserstoff mit 255 Aring auszliger bei 4FIwobei dieser Abstand

269 Aring betraumlgt somit kann von FH Wechselwirkungen gesprochen werden

Bedingt durch die FH Wasserstoffbruumlcke wird die Orientierung der Nukleoside

zueinander veraumlndert

Kristallpackungen von aromatischen Systemen sollten eine Fischgraumlten-Struktur

aufweisen Die Kristallpackungen der Fluorphenyl-nukleoside und Fluorindolyl-

nukleoside (Abbildung 52 a) weisen alle keine Fischgraumlten-Struktur auf Durch die

FH Wasserstoffbruumlcke kommt es zu einer gegenuumlberliegenden Orientierung der

Nukleoside (Abbildung 52 b) Die FH Wasserstoffbruumlcken ziehen sich wie ein Netz

durch den Kristall Dies ist in Abbildung 52 verdeutlicht Die gestrichelten Linien

sollen dabei die Wasserstoffbruumlcken symbolisieren

a) b)

Abbildung 52 a) Kristallpackung von 1acute-Desoxy-1acute-phenyl-szlig-D-ribofuranose b) Kristallpackung von 1acute- Desoxy-1acute-(6-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

Die Orientierung der Nukleobasen zueinander ist aufgehoben Stattdessen nehmen

die Nukleobasen eine Orientierung ein wie sie von Molekuumllen mit starken

Basenstapelungswechselwirkungen bekannt ist

5 Kristallstrukturanalysen 59

Im Fall der Kristallpackung von 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose kann man

eine andere Kristallpackung erkennen Diese Kristallpackung zeigt keine Base ndashBase

Wechselwirkung auszliger π-π Stacking Die Molekuumlle sind so orientiert dass die Base

immer mir einer Zucker-Schicht verbunden ist (Abbildung 53) Das bedeutet dass

immer eine Zucker-Untereinheit bzw eine aromatische Nukleobase eine Schicht

bilden

Abbildung 53 Kristallpackung von 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Zusammenfassend laumlsst sich uumlber die erhaltenen Kristallstrukturen sagen dass die

Grundstruktur durch OH Wasserstoffbruumlcken und den hydrophilen ndash lipophilen

Aufbau der Nukleoside dominiert wird Wenn Fluor durch seine Position an der

5 Kristallstrukturanalysen 60

aromatischen Nukleobase aber in der Lage ist FH Wasserstoffbruumlcken auszubilden

so sind diese doch stark genug um die resultierende Kristallpackung fundamental zu

veraumlndern Immer wenn Fluor eine Wasserstoffbruumlcke eingeht kommt es nicht zu der

erwarteten Fischgraumlten-Struktur sondern zu einer Orientierung der Nukleobasen

zueinander Die gemessenen FH Wasserstoffbruumlcken gehoumlren zu den staumlrksten

ihrer Art dh sie weisen mit die kuumlrzesten bekannten FH Abstaumlnde auf (auszliger bei

1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose In Abbildung 54 ist das von Thalladi

und Mitarbeitern (Thalladi et al 1998) gefundene Ergebnis einer Suche in der

Cambridge Structural Database fuumlr FH Abstaumlnde und Winkel von

Wasserstoffbruumlcken des Typs Cspsup2-FH-Cspsup2 zu sehen Die in dieser Arbeit

untersuchten Molekuumlle sind als rote Kreise in der Abbildung hinzugefuumlgt

Abb 54 C-FH Abstaumlnde und Winkel von Wasserstoffbruumlcken des Typs Cspsup2-FH-

Cspsup2 (Thalladi et al 1998) ergaumlnzt mit den in Arbeit von DrAleksandra

Zivkovic (gruumln) und DrJoumlrg Parsch (rot) und von dieser Arbeit (blau)

gefundenen Werten

Mit 230 pm ist der FH Abstand bei 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorphenyl)-szlig-D-ribofuranose

kristallisiert aus Methanol bei 20degC sogar der kuumlrzeste bisher in der Literatur

bekannte FH Abstand des Typs Cspsup2-FH-Cspsup2Dieser Wert ist von DrJoumlrg Parsch

5 Kristallstrukturanalysen 61

gemessen werden Die gleiche Abstand nur mit einem anderem Winkel zeigt 1acute-

Desoxy-1acute-(7-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

6 Oligonukleotide 62

6 Oligonukleotide

61 Synthese von Oligonukleotiden

Oligonukleotide sind langkettige Molekuumlle die aus einer beliebigen Abfolge von

Nukleotiden aufgebaut sind Durch die Entwicklung der Oligonukleotid-

Festphasensynthese wurde die rasche routinemaumlszligige Synthese von

Oligonukleotiden ermoumlglicht Der Aufbau von Oligonukleotiden aus Monomeren in

beliebiger Sequenz war ein Meilenstein in der Geschichte der Nukleinsaumlurechemie

und ermoumlglichte die Fortschritte auf dem Gebiet der therapeutische Oligonukleotide

und der Biotechnologie im Allgemeinen Die Grundlagen dafuumlr wurden durch Diester-

Triester- und die H-Phosphonatmethod Mitte der 70er Jahre des letzten

Jahrhunderts gelegt (Letsinger 1975 Letsinger 1976) R Letsinger konnte dabei auf

die Ergebnisse von Merrifield zuruumlckgreifen der die Festphasensynthese fuumlr

Polypeptide entwickelte (Merrifield 1963) Die Synthese an der festen Phase bietet

neben den hohen Ausbeuten an Oligonukleotid eine Reihe von Vorteilen Neben der

Automatisierbarkeit sind hohe Kupplungsausbeuten einfache Spuumllschritte zur

Entfernung uumlberschuumlssiger Reagenzien und eine einmalige effiziente Aufreinigung

am Ende der gesamten Synthese zu nennen

62 Die Phosphoramidit-Methode

Als Standardmethode zur Festphasensynthese von Oligonukleotiden hat sich jedoch

die Phosphoramidit-Chemie durchgesetzt (Beaucage amp Caruthers 1981 Sinha et al

1983 Caruthers 1987)

6 Oligonukleotide 63

Eine orthogonale Schutzgruppenstrategie ermoumlglicht die selektive Abspaltung

bestimmter Gruppen waumlhrend der Synthese und fuumlhrt somit zu einer effizienten

Kupplung der Phosphoramidite an die immobilisierten Nukleotide Die Synthese wird

auf Glaskuumlgelchen mit definierter Porenweite (CPG engl controlled pore glass 500

oder 1000 Aring Porengroumlszlige) als fester Phase durchgefuumlhrt Diese polymere Matrix ist im

verwendeten Loumlsungsmittel Acetonitril unloumlslich und inert Das erste Nukleosid ist

uumlber seine 3acute-Hydroxygruppe mittels eines basenlabilen Linkers (zB Succinyllinker)

mit der festen Phase verknuumlpft

ODMTrO

O OTBDMS

B

ODMTrO

HO OTBDMS

B

+1) 1H-tetrazol

2) Oxidation

PCNN

ODMTrO

O OTBDMS

B

PNC

O

OO

O OTBDMS

B

CPG

Abbildung 61 Phosphoramidit-Methode Die Synthese erfolgt in 3acute rarr 5acute-Richtung Der Zyklus wird durch die Entschuumltzung

der 5acute-Hydroxylgruppe mit 3iger Trichloressigsaumlure gestartet Die nach jedem

Kupplungsschritt durchgefuumlhrte Oxidation liefert den Phosphattriester (Abbildung

61) Durch die Aktivierung mit Tetrazol wird der Amiditbaustein zu einer sehr

reaktiven Spezies die zu so gut wie keine Nebenreaktionen zeigt

6 Oligonukleotide 64

Abbildung 62 Oligonukleotid-Festphasensynthesezyklus nach Caruthers

6 Oligonukleotide 65

63 Synthetisierte Oligonukleotide

Alle in dieser Arbeit synthetisierten Oligonukleotide wurden nach der Phosphoramidit-

Methode im 1 micromol Maszligstab an Syntheseautomaten PerSeptive Biosystems (Modell

Expedite 8905) hergestellt Es wurden vorgefertigte Saumlulen von PerSeptive

Biosystems mit CPG-Traumlgermaterial die das erste Nukleosid tragen eingesetzt Die

Standardnukleosidphosphoramidite und die uumlbrigen Synthesechemikalien sind

kommerziell erhaumlltlich (siehe Chemikalienliste) Die Standardkupplungszeit von 10

Minuten fuumlr RNA-Bausteine wurde fuumlr alle modifizierten Nukleotide uumlbernommen Bei

allen Oligonukleotiden wurde bei der Synthese die finale

Dimethoxytriphenylmethylgruppe abgespalten Zur besseren Uumlbersichtlichkeit

wurden die modifizierten Nukleoside die alle in RNA eingebaut wurden mit den in

Abbildung 63 aufgefuumlhrten Abkuumlrzungen versehen

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

N

N

9DP

OO

O OH

AS

Abbildung 63 Verwendete Abkuumlrzungen fuumlr die in RNA eingebauten modifizierten Nukleotide

6 Oligonukleotide 66

In dieser Arbeit wurden nur RNA Oligonukleotide untersucht die Duplexe bilden

koumlnnen Es wurden ein Adenosin-reicher Strang und ein Uridin-reicher Gegenstrang

synthetisiert Alle anderen Straumlnge gleichen diesen beiden in ihrer Sequenz mit

Ausnahme der in der Mitte der Straumlnge befindlichen Stelle fuumlr den Einbau der

modifizierten Nukleotide (S 5 bis S 25 Tabelle 61) Schlieszliglich wurden noch drei

13mer Oligonukleotide (S 26 amp S 27 amp S 28) fuumlr Untersuchungen der

Basenstapelungswechselwirkungen (Tabelle 62) synthetisiert

Name Uridin reiche Straumlnge Name Adenosin reiche Straumlnge

S1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3 S14 5acute-AAG AAG GAA AAG-3acute

S2 5acute-CUU UUC CUU CUU-3 S15 5acute-AAG AAU GAA AAG-3acute

S3 5acute-CUU UUC AUU CUU-3 S16 5acute-AAG AAA GAA AAG-3acute

S4 5acute-CUU UUC GUU CUU-3 S17 5acute-AAG AAC GAA AAG-3acute

S5 5acute-CUU UUC IUU CUU-3 S18 5acute-AAG AAI GAA AAG-3acute

S6 5acute-CUU UUC 4FIUU CUU-3 S19 5acute-AAG AA4FI GAA AAG-3acute

S7 5acute-CUU UUC 5FIUU CUU-3 S20 5acute-AAG AA5FI GAA AAG-3acute

S8 5acute-CUU UUC 6FIUU CUU-3 S21 5acute-AAG AA6FI GAA AAG-3acute

S9 5acute-CUU UUC 7FIUU CUU-3 S22 5acute-AAG AA7FI GAA AAG-3acute

S10 5acute-CUU UUC 46DFIUU CUU-3 S23 5acute-AAG AA46DFI GAA AAG-3acute

S11 5acute-CUU UUC 7NPUU CUU-3 S24 5acute-AAG AA7NP GAA AAG-3acute

S12 5acute-CUU UUC 9DPUU CUU-3 S25 5acute-AAG AAAS GAA AAG-3

S13 5acute-CUU UUC ASUU CUU-3

Tabelle 61 Synthetisierte 12mer Oligonukleotide

13 mer Oligonukleotide

S26 5acute-6FI AAG AAA GAA AAG-3

S27 5acute-46FI AAG AAA GAA AAG-3

S28 5acute-7FI AAG AAA GAA AAG-3

Tabelle 62 Synthetisierte 13mer Oligonukleotide

64 Aufreinigung von Oligonukleotiden

Die Aufreinigung der Oligonukleotide erfolgte uumlber Anionenaustausch-HPLC Diese

Methode ist geeignet um Oligonukleotide in houmlchster Reinheit zu erhalten Die

6 Oligonukleotide 67

Anionen-austausch-HPLC ist die Standardmethode zur Aufreinigung kurzer RNA-

Straumlnge

Die Anionenaustausch-HPLC trennt nach Ladungsunterschieden Das Prinzip dieser

sehr effektiven Methode beruht auf der Wechselwirkung des negativ geladenen

Ruumlckgrats eines Oligonukleotids mit auf der stationaumlren Phase immobilisierten

kationischen Gruppen Die gebundenen Oligonukleotide werden dann mit einem

Gradienten von steigender Ionenstaumlrke (Salzgehalt) von der Saumlule eluiert wobei das

gewuumlnschte Oligonukleotid stets zuletzt freigesetzt wird Dieses ist bedingt durch die

Methode stets mit groszligen Mengen an Salz verunreinigt und muss vor der

Verwendung entsalzt werden Dafuumlr stehen die Methoden der Gelfiltration und der

Dialyse zur Verfuumlgung In dieser Arbeit wurde die Gelfiltration verwendet Deren

Trennprinzip beruht auf der groumlszligenabhaumlngigen Diffusion der Probenmolekuumlle in

Poren der stationaumlren Phase Die polymeren Trennmaterialien wie zB Sephadex

G25 besitzen mikroskopische Poren in welche die kleinen Salzteilchen hinein

diffundieren waumlhrend die groszligen Oligonukleotid-Molekuumlle ausgeschlossen bleiben

und somit rasch eluiert werden Fuumlr die Entsalzung wurden in dieser Arbeit fertig

gepackte Sephadex-Saumlulen mit G25-Material die kommerziell erhaumlltlich sind

eingesetzt

Abbildung 64 zeigt beispielhaft das HPLC Diagramm von Strang 20 Es ist deutlich

das Hauptsignal des sauberen 12mer Oligonukleotides bei 204 Minuten zu

erkennen Die Signale vorher stammen von kuumlrzeren Oligonukleotiden wie sie bei

Abbruch der Synthese entstehen

6 Oligonukleotide 68

Abbildung 64 HPLC Spektrum von Strang S 20

Nach erfolgter Aufreinigung und Entsalzung wurden die Mengen des erhaltenen

Oligonukleotides durch UV-Spektroskopie quantifiziert Dazu wird die Extinktion der

Probe bei einer Wellenlaumlnge von 260 nm gemessen Der so erhaltene auch als

optische Dichte OD260 (engl optical density) bezeichnete Wert liefert bei bekanntem

Extinktionskoeffizienten nach dem Lambert-Beerschen Gesetz die Konzentration der

Probe Die Berechnung der Extinktionskoeffizienten ist in Experimentaler Teil

erlaumlutert Die fuumlr die hergestellten Oligonukleotide berechneten

Extinktionskoeffizienten sind in Tabelle 63 aufgefuumlhrt

6 Oligonukleotide 69

Name

Straumlnge

Extinktions-

koeffizient

[260nm]

S1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3 11028

S2 5acute-CUU UUC CUU CUU-3 9900

S3 5acute-CUU UUC AUU CUU-3 10408

S4 5acute-CUU UUC GUU CUU-3 1023

S5 5acute-CUU UUC IUU CUU-3 9900

S6 5acute-CUU UUC 4FIUU CUU-3 9900

S7 5acute-CUU UUC 5FIUU CUU-3 9900

S8 5acute-CUU UUC 6FIUU CUU-3 9900

S9 5acute-CUU UUC 7FIUU CUU-3 9900

S10 5acute-CUU UUC 46DFIUU CUU-3 9900

S11 5acute-CUU UUC 7NPUU CUU-3 10408

S12 5acute-CUU UUC 9DPUU CUU-3 10408

S13 5acute-CUU UUC ASUU CUU-3 10025

S14 5acute-AAG AAG GAA AAG-3acute 14392

S15 5acute-AAG AAU GAA AAG-3acute 14251

S16 5acute-AAG AAA GAA AAG-3acute 14518

S17 5acute-AAG AAC GAA AAG-3acute 14016

S18 5acute-AAG AAI GAA AAG-3acute 14016

S19 5acute-AAG AA4FI GAA AAG-3acute 14016

S20 5acute-AAG AA5FI GAA AAG-3acute 14016

S21 5acute-AAG AA6FI GAA AAG-3acute 14016

S22 5acute-AAG AA7FI GAA AAG-3acute 14518

S23 5acute-AAG AA46DFI GAA AAG-3acute 14016

S24 5acute-AAG AA7NP GAA AAG-3acute 14518

S25 5acute-AAG AAAS GAA AAG-3 13320

Tabelle 63 Errechnete Extinktionskoeffizienten

6 Oligonukleotide 70

65 Charakterisierung von Oligonukleotiden

Synthetisierte Oligonukleotide koumlnnen durch Messung der Molekuumllmassen der

erhaltenen Oligonukleotide auf ihren Erfolg hin kontrolliert werden Es laumlsst sich

mittels Massenspektrometrie feststellen ob alle Schutzgruppen der Nukleotide

vollstaumlndig abgespalten wurden Fuumlr massenspektrometrische Untersuchungen

standen zwei verschiedene Methoden zur Verfuumlgung Dies waren die Electrospray-

Ionisation- (ESI) und die matrixunterstuumltzte LaserdesorptionIonisation (matrix-

assisted laser desorptionionisation MALDI) Massenspektrometrie Beide Methoden

ermoumlglichen die unfragmentierte Analyse von Oligonukleotiden mit hoher

Empfindlichkeit Alle Oligonukleotide die in dieser Arbeit synthetisiert wurden

wurden mittels MALDI-Massenspektrometrie untersucht Die MALDI-Analyse ist im

Vergleich zur ESI-Massenspektrometrie weniger empfindlich gegenuumlber

Kontamination der Probe mit Salzen was durch Faumlllung mit Ammoniumacetat

waumlhrend der Probenvorbereitung noch unterstuumltzt werden kann RNA-Oligomere

zeigen bei MALDI-Untersuchungen eine houmlhere Stabilitaumlt als DNA-Oligomere da die

zusaumltzliche OH-Gruppe an der 2acute-Position offenbar die glykosidische Bindung

stabilisiert (Lehmann 1996)

Abbildung 65 MALDI-Spektrum des modifizierten Stranges S 10 (berechnete

Masse 365015 Dalton gefundene Masse 364922 Dalton)

6 Oligonukleotide 71

Strang Sequenz Berechnete

Masse [Da]

Gefundene

Masse [Da]

S 1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3 360907 360916

S 2 5acute-CUU UUC CUU CUU-3 360812 360665

S 3 5acute-CUU UUC AUU CUU-3 361107 363440

S 4 5acute-CUU UUC GUU CUU-3 364815 365141

S 5 5acute-CUU UUC IUU CUU-3 361414 361493

S 6 5acute-CUU UUC 4FIUU CUU-3 363215 363156

S 7 5acute-CUU UUC 5FIUU CUU-3 363215 365078

S 8 5acute-CUU UUC 6FIUU CUU-3 363215 363377

S 9 5acute-CUU UUC 7FIUU CUU-3 363215 363246

S 10 5acute-CUU UUC 46DFIUU CUU-3 365014 364922

S 11 5acute-CUU UUC 7NPUU CUU-3 363609 363627

S 12 5acute-CUU UUC 9DPUU CUU-3 363513 363432

S 13 5acute-CUU UUC ASUU CUU-3 349900 351334

S 14 5acute-AAG AAG GAA AAG-3acute 395255 395245

S 15 5acute-AAG AAU GAA AAG-3acute 391351 395928

S 16 5acute-AAG AAA GAA AAG-3acute 393652 393928

S 17 5acute-AAG AAC GAA AAG-3acute 391250 391578

S 18 5acute-AAG AAI GAA AAG-3acute 393455 391493

S 19 5acute-AAG AA4FI GAA AAG-3acute 395255 395279

S 20 5acute-AAG AA5FI GAA AAG-3acute 395255 395051

S 21 5acute-AAG AA6FI GAA AAG-3acute 395255 395128

S 22 5acute-AAG AA7FI GAA AAG-3acute 395255 395418

S 23 5acute-AAG AA46DFI GAA AAG-3acute 397055 397227

S 24 5acute-AAG AA7NP GAA AAG-3acute 392055 392055

S25 5acute-AAG AAAS GAA AAG-3 380341 380424

S 25 5acute-6FI AAG AAA GAA AAG-3 425467 425592

S 25 5acute-46FI AAG AAA GAA AAG-3 427166 427088

S 26 5acute-7FI AAG AAA GAA AAG-3 425467 426076

Tabelle 66 Uumlbersicht uumlber die synthetisierten Oligonukleotide deren berechnete

und gefundene Massen

6 Oligonukleotide 72

Fuumlr die Charakterisierung mittels Massenspektrometrie wurden die reinsten

salzaumlrmsten Fraktionen verwendet

66 Verteilungskoeffizienten

Von allen synthetisierten modifizierten Nukleosiden wurden 1-OctanolWasser

Verteilungskoeffizienten bestimmt Dazu wurden immer die voll entschuumltzen

Nukleoside verwendet OctanolWasser Verteilungskoeffizienten werden als Maszlig fuumlr

lie Lipophilie und damit fuumlr die Membrangaumlngigkeit in biologischen Systemen

angesehen (Gombar amp Enslein 1996 Leo at Al 1971) Verteilungskoeffizienten

werden mit log P angegeben Je groumlszliger der Wert von log P ist desto lipophiler sind

die untersuchten Substanzen Durch die Moumlglichkeit der Betrachtung der Lipophilie

eines gesamten Molekuumlls sind die Verteilungskoeffizienten besonderes fuumlr

pharmakologische Untersuchungen interessant

Aus den gemessenen Extinktionen der waumlszligrigen und der octanolischen Phasen

(siehe Experimentaler Teil) lassen sich die Verteilungskoeffizienten nach folgender

Formel berechnen

Log P=EOctanol EWasser

Dabei ist EOctanol die gemessene Extinktion der octanolischen Phase und EWasser die

Extinktion der waumlszligrigen Phase Tabelle 67 zeigt die gemessenen Werte der

einzelnen Nukleoside

Nukeobase der vermessenen Nukleoside Verteilungskoeffizient log P

Indol 072

4-Fluorindol 278

5-Fluorindol 245

6-Fluorindol 442

46-Difluorindol 554

7-Fluorindol 238

7-N-Purin 124

9-Deazapurin 287

Tabelle 67 Verteilungskoeffizienten der voll entschuumltzten Nukleoside

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 73

7 Spektroskopische Untersuchungen

der Oligonukleotide

71 UV-spektroskopische Untersuchungen

Mit Hilfe der UV-Spektroskopie kann man den Schmelzpunkt eines Nukleinsaumlure-

Duplex bestimmen Unter dem Schmelzpunkt eines Duplex versteht man die

Temperatur bei der genau die Haumllfte der Molekuumlle einer Probe noch als Duplex

vorliegt Die andere Haumllfte der Duplexe ist bei dieser Temperatur schon

aufgeschmolzen und liegt als Einzelstraumlnge vor Bei den UV-spektroskopischen

Untersuchungen macht man sich zu Nutze dass sich die Extinktion der

Nukleinsaumluren beim Uumlbergang von geordneter zur ungeordneter Struktur aumlndert

Diese Aumlnderung ist die Grundlage der temperaturabhaumlngigen UV-Spektroskopie

Durch Erhoumlhung der Temperatur wird der Duplex aufgeschmolzen und dabei durch

Aumlnderung der Basenstaplungswechselwirkungen der Heterozyklen der Nukleotide

die Extinktion veraumlndert Bei einem Uumlbergang von der geordneten Struktur (Duplex)

in eine ungeordnete Struktur (Knaumluel-Struktur) nimmt die Extinktion zu In diesem

Fall spricht man von Hyperchromizitaumlt Aus der Kurve die durch die Zunahme der

Hyperchromizitaumlt bei Temperaturerhoumlhung resultiert kann der Schmelzpunkt eines

Duplexes bestimmt werden Der Schmelzpunkt ist allerdings nicht nur von der Laumlnge

und Sequenz des Duplexes abhaumlngig sondern auch von der Salzkonzentration und

dem pH-Wert der Loumlsung in der die Probe vermessen wird Durch Erhoumlhung der

Salzkonzentration steigt auch der Schmelzpunkt an (Puglisi amp Tinoco 1989)

Abbildung 71 zeigt die Schmelzkurve des Duplexes aus den beiden unmodifizierten

Straumlngen S 1 und S 14 Bei beiden Straumlngen handelt es sich um 12mer RNA-

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 74

Straumlnge die in einem Phosphatpuffer mit 140 mM Natriumchlorid bei pH 70

vermessen wurden Zu erkennen ist der typische sigmoidale Verlauf der

Schmelzkurve Der Schmelzpunkt dieses Uumlberganges wurde mit 423degC bestimmt

Temperatur [degC]

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Extin

ktio

n

042

044

046

048

050

052

054

056

Abbildung 71 UV-Schmelzkurve des Duplexes aus S 1 und S 14

Das Ausmaszlig der Aumlnderung der Extinktion ist wellenlaumlngenabhaumlngig Das

Hypochromizitaumltsmaximum liegt fuumlr AT-Basenpaare bei 260 nm und fuumlr GC-

Basenpaare bei 276 nm (Abbildung 72) Fuumlr die Messung eines gemischten

Oligonukleotids liegt die optimale Wellenlaumlnge zwischen diesen Werten

Routinemaumlszligig wird meist bei 260 und 274 nm gemessen Charakteristisch fuumlr das

Schmelzen von Nukleinsaumlurestrukturen ist die Kooperativitaumlt des Prozesses

(Saenger 1984) dh das ein Nukleosid einen Einfluss auf die Konformation seines

Nachbarn ausuumlbt Wird ein Basenpaar getrennt so loumlsen sich auch die

Wasserstoffbruumlcken des benachbarten Basenpaares schnell auf Die Struktur der

Doppelhelix verschwindet und es entstehen ungepaarte Einzelstraumlnge Die

S 1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3acute

S 12 3acute-GAA AAG AAA GAA-5acute

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 75

Aufspaltung der Struktur beginnt meist an einem Ende der Doppelhelix und bewegt

sich schnell vergleichbar einem Reiszligverschluss durch die Helix Eine Folge der

Kooperativitaumlt des Schmelzvorganges ist die Tatsache dass kurze Oligonukleotid-

Komplexe nur nativ (geordnet) oder denaturiert (ungeordnet) vorliegen

Zwischenstufen jedoch nicht anzutreffen sind (Alles-oder-Nichts-Modell)

Abbildung 72 Wellenlaumlngenabhaumlngige Veraumlnderung der Extinktionskoeffizienten

von GC- und AT-Basenpaaren in DNA (Felsenfeld amp Hirschman 1965)

Aufgrund ihrer leichten Durchfuumlhrbarkeit der hohen Empfindlichkeit und der geringen

benoumltigten Substanzmengen ist die UV-Spektroskopie die Methode der Wahl zur

Bestimmung von Schmelzkurven von Oligonukleotiden Neben der UV-

Spektroskopie stehen allerdings auch noch andere Methoden wie zB die CD-

Spektroskopie zur Verfuumlgung

Allgemein gilt je houmlher der Schmelzpunkt desto stabiler ist die untersuchte Struktur

Neben der Bestimmung des Schmelzpunktes koumlnnen aus Schmelzkurven auch die

thermodynamischen Groumlszligen ΔH0 ΔS0 und ΔG0 gewonnen werden Es ist dabei zu

beachten dass diese Daten nur aussagekraumlftig sind wenn das Alles-oder-Nichts-

Modell uneingeschraumlnkt gilt und die Messung im thermodynamischen Gleichgewicht

durchgefuumlhrt wurde

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 76

72 Auswertung der UV-Schmelzkurven

721 Bestimmung des Schmelzpunktes

Die UV-Schmelzkurven wurden in einem Zweistrahl UV-VIS-Spektralphotometer

Cary 1 der Firma Varian gemessen Als Puffer diente ein Phosphat-Puffer der

Zusammensetzung 140 mM Natriumchlorid 10 mM Dinatriumhydrogenphosphat und

10 mM Natriumdihydrogen-phosphat mit einem pH-Wert von 70

Zur Messung wurde die Probenkuumlvette mit Puffer befuumlllt und beide zu

untersuchenden Straumlnge in einer Konzentration von je 2 microM einpipettiert Die

Aufnahme der Schmelzkurven erfolgte bei 260 und 274 nm (Nullabgleich bei 350 nm)

mit einer Heizrate von 05degCmin (Details zur Durchfuumlhrung der UV-

Schmelzexperimente siehe in Experimenteller Teil)

Zur Auswertung der Schmelzkurven muss zuerst Klarheit uumlber die Molekularitaumlt des

untersuchten Uumlbergangs und die Beschaffenheit der eingesetzten Sequenzen

bestehen (selbstkomplementaumlr oder nicht selbstkomplementaumlr) Alle in dieser Arbeit

untersuchten Sequenzen waren nicht selbstkomplementaumlr und der untersuchte

Uumlbergang Duplex Einzelstraumlnge ist jeweils bimolekularer Natur Die Molekularitaumlt

des Uumlbergangs laumlsst sich leicht aus dessen Konzentrationsabhaumlngigkeit ermitteln

Waumlhrend der Tm unimolekularer Reaktionen (zB Haarnadelschleife Knaumluel)

konzentrationsunabhaumlngig ist ist er bei bi- oder houmlhermolekularen Reaktionen stets

von der Konzentration abhaumlngig

Fuumlr die thermodynamische Analyse muss die Schmelzkurve eines Duplexes

(Extinktion als Funktion der Temperatur) (Abbildung 73a) in eine Darstellung des

Bruchteils des geordneten Zustandes (α) als Funktion der Temperatur uumlberfuumlhrt

werden (Abb 73d) (Marky amp Breslauer 1987) Zu diesem Zweck betrachtet man den

Schmelzvorgang unter Annahme eines Zwei-Zustands-Modells (Alles-oder-Nichts-

Modell) Dieses Modell geht davon aus dass die native Struktur mit der denaturierten

in einem Gleichgewicht ohne populierte Zwischenstufen steht Fuumlr die Transformation

von OD = f(T) in α = f(T) ist eine Anpassung von Basislinien an den oberen und

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 77

unteren linearen Bereich der Schmelzkurve notwendig (Abb 73c) Dies

beruumlcksichtigt die Temperaturabhaumlngigkeit der Extinktion Die Basislinienanpassung

erfolgt unter Annahme eines linearen Verhaltens und laumlsst sich wie folgt ausdruumlcken

ODu = mu middot T + bu

ODo = mo middot T + bo

(OD = Extinktion (engl absorbance) m = Steigung T = Temperatur b = Ordinaten-

schnittpunkt u = untere Basislinie o = obere Basislinie)

Wenn der untere oder obere Bereich der Schmelzkurve nur wenig ausgebildet ist so

ist eine korrekte Basislinienanpassung erschwert In einem solchen Fall ist die

Bestimmung thermodynamischer Parameter uumlber die Analyse der Kurvenform nicht

moumlglich da eine schlechte Anpassung der Basislinien die groumlszligte Fehlerquelle bei

dieser Art der Auswertung darstellt (Puglisi amp Tinoco 1989)

Da die gemessene Extinktion ein direktes Maszlig fuumlr die Anzahl der gestapelten Basen

ist laumlsst sich die OD = f(T) Kurve in eine α = f(T) Kurve umwandeln wobei α den

Bruchteil des geordneten Zustandes angibt Die Schmelztemperatur Tm ist als der

Wert definiert an dem gerade die Haumllfte der Molekuumlle denaturiert ist wo also α (T)

gerade 05 betraumlgt

α=[Oligonukleotide im geordneten Zustand][Gesamtmenge an Oligonukleotid]

α= ][OD][OD

[OD(T)]][OD

uo

o

Fuumlr die Assoziation eines nicht selbstkomplementaumlren dritten Stranges an eine

Doppelhelix gilt

S + S lt==gt D (D = Duplex S = Einzelstrang)

und

K = [D] [S]2

Die Gleichgewichtskonstante K dieses Vorgangs laumlsst sich unter der Voraussetzung

dass alle Straumlnge in gleicher Konzentration vorliegen in Werten von α ausdruumlcken

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 78

(1- α)middotctn middot (1- α)middotctn lt==gt α middot ctn

und

K = α middot ctn (1 α -)middotctn middot (1- α)middotctn

Eine Vereinfachung von letzte Gleichung und Anwendung auf eine beliebige

Molekularitaumlt liefert

K = α ctn (1- α) middot (ctn)n

mit ct = totale Strangkonzentration = [Strang 1] + [Strang 2] und n = Molekularitaumlt des

Uumlberganges

K = α (1- α)n middot (ctn)(n-1)

Fuumlr die Gleichgewichtskonstante gilt demnach am Punkt T = Tm mit α = 05

KT=Tm = 05 (05)n middot (ctn)(n-1) = 1 (ct2n)(n-1)

Letzte Gleichung ermoumlglicht die Berechnung der Gleichgewichtskonstanten am

Schmelzpunkt fuumlr eine Assoziationsreaktion jeglicher Molekularitaumlt zwischen nicht

selbstkomplementaumlren Sequenzen Im Falle einer bimolekularen Assoziation betraumlgt

n zwei und letzte Gleichung vereinfacht sich zu

KT=Tm = 1 (ct4) = 4 ct

Das bedeutet dass die Gleichgewichtskonstante K bei bimolekularen Reaktionen am

Tm alleine eine Funktion der totalen Strangkonzentration ct ist

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 79

Schmelzkurve

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

OD

26

0

040

042

044

046

048

050

052

054

Schmelzkurve - Fit

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

OD

26

0

040

042

044

046

048

050

052

054

Schmelzkurve

Fit

Schmelzkurve mit Basislinien

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

OD

26

0

042

044

046

048

050

052

Schmelzkurve

untere Basislinie

obere Basislinie

gegen T

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

alp

ha

00

02

04

06

08

10

Abbildung 73 a) UV-Schmelzkurve des Duplexes aus den Straumlngen S 2 und S 20

b) Uumlberlagerung Schmelzkurve und Fit c) Schmelzkurve mit unterer und

oberer Basislinie d) Transformierte Kurve α = f(T)

722 Bestimmung der thermodynamischen Daten

In diesem Abschnitt werden die gaumlngigsten Methoden zur Bestimmung der

thermodynamischen Daten aus spektroskopischen Untersuchungen erklaumlrt und in

ihren Vor- und Nachteilen gegeneinander abgewogen Die ihnen zugrundeliegenden

mathematischen Gleichungen werden hergeleitet

S 2 5acute-CUU UUC UUU CUU-3acute

S 20 3acute-GAA AA5FI AAA GAA-

5acute a) b)

c) d)

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 80

Sobald die Molekularitaumlt des untersuchten Uumlberganges bekannt ist koumlnnen

thermodynamische Parameter auf verschiedene Arten berechnet werden Unsere

Methode ist die so genannte vanacutet Hoff Auftragung von R ln K als Funktion von 1T

Eine zweite Moumlglichkeit besteht in der numerischen Differentiation von α nach T am

Punkt T = Tm Werden konzentrationsabhaumlngige Messungen durchgefuumlhrt bietet sich

die Auftragung von 1Tm gegen ln ct an Eine vierte Variante ist eine

Computergestuumltzte Anpassung einer Kurve an die Messwerte mit Hilfe eines

geeigneten Algorithmus

Methode 1 Auftragung von R ln K gegen 1T der vanacutet Hoff Plot

Werte fuumlr die Gleichgewichtskonstante K koumlnnen fuumlr jede Temperatur mit Hilfe von

Gleichung K = α (1- α)n middot (ctn)(n-1) und Einsetzen von zwei fuumlr die Molekularitaumlt n

berechnet werden Dabei werden im vanacutet Hoff Plot nur Punkte mit 015 α 085

verwendet da die Werte fuumlr K in diesem Bereich praumlzise sind Gleichung

ΔGdeg=-RT ln K gibt die Beziehung zwischen ΔG0 und K an

ΔG0 = ndashRT ln K

Die Umformung der Basisgleichung

ΔG0 = ΔH0 ndash TΔS0

zu

ΔS0 = (ΔH0 ndash ΔG0) T

Das liefert

ΔS0= (ΔH0 + RT ln K) T

Eine einfache Umformung fuumlhrt zu Gleichung

R ln K = ndashΔH0 middot 1T + ΔS0

Eine Auftragung von R ln K gegen 1T liefert als Steigung ndashΔH0 und als Ordinaten-

Schnittpunkt ΔS0 Ein Beispiel findet sich in Abb 74 Wenn ΔH0

temperaturunabhaumlngig ist sollte die Auftragung eine Gerade liefern Eine nichtlineare

vanacutet Hoff Auftragung kann mehrere Ursachen haben Die Temperaturabhaumlngigkeit

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 81

von ΔH0 eine schlechte Anpassung der Basislinien oder ein Uumlbergang der nicht

dem Alles-oder-Nichts-Modell folgt

R ln K gegen 1T

1T [1K]

000326 000328 000330 000332 000334 000336 000338 000340

R ln

K

0022

0024

0026

0028

0030

0032

0034

Berechnete Einzelwerte

Regressionsgerade

Abbildung 74 vanacutet Hoff Auftragung von R ln K gegen 1T (Methode 1) Beides am

Beispiel des Duplexes aus S 2 und S20

73 Ergebnisse der UV-Schmelzkurven

Fuumlr die Evaluierung des Einflusses des Nukleosidanaloga wurden die

komplementaumlren Straumlngen hybridisiert und die Schmelzpunkte der Duplexe

gemessen Die errechneten Werte gelten fuumlr die Dissozationsreaktion Bei den RNA

Duplexen handelte es sich immer um 12mer Oligonukleotide einzig die beiden

Straumlnge zur Kontrolle der Basenstapelungswechselwirkung sind 13mereDie in dieser

Arbeit synthetisierten Modifikationen werden zur besseren Uumlbersichtlichkeit mit

Abkuumlrzungen benannt (Abbildung 75)

r2 = 0998

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 82

OO

O OH

N

F

OO

O OH

NO

O

O OH

N

F

F

5FI 6FI4FI

OO

O OH

N

7FI

F

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abbildung 75 Verwendete Abkuumlrzungen fuumlr die in RNA eingebauten Nukleoside

Alle gemessenen Tm-Werte finden sich in Tabelle 71 Das natuumlrliche Basenpaar

Uracil-Adenin bildete uumlberraschend nicht den stabilsten Duplex sondern das

Basenpaar Uracil-Guanin Bei dem Basenpaar Uracil-Guanin handelt es sich um ein

bdquoWobble Basenpaarldquo Bei bdquoWobble-Basenpaarenldquo sind die Basen leicht

gegeneinander verschoben so dass das Wasserstoffbruumlckendonor-Akzeptor-

Verteilungsmuster der Nukleobasen wieder zueinander passt und zwei

Wasserstoffbruumlcken ausgebildet werden koumlnnen Die Verschiebung der beiden

Nukleobasen zu einem bdquoWobble-Basenpaarldquo und die daraus resultierenden

Wasserstoffbruumlcken sind in Abbildung 76 zu erkennen

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 83

N

N

O

O

R

H

NN

N

N

RH

O

Wobble Bassenpaar

H2N

Abbildung 76 Uracil-Guanin Basenpaar

Der Schmelzpunkt eines Oligonukleotid-Duplexes ist von der Laumlnge und Sequenz

des Duplexes sowie von der Saltzkonzentration und dem pH-Wert der Loumlsung

abhaumlngig Je laumlnger eine Sequenz ist und je reicher an G-C-Basenpaaren desto

stabiler ist ein Duplex Somit liegt auch die Schmelztemperatur houmlher Hohe

Salzkonzentrationen koumlnnen auch zu einer Steigerung der Duplexstabilitaumlt fuumlhren

(Puglisi amp Tinoco 1989) Aus diesem Grund werden die Tm-Wertmessungen unter

standardisierten Bedingungen (10 mM Phosphatpuffer mit 140 mM Natriumchlorid

bei pH 70) durchgefuumlhrt

Basenpaar 1Base

Basenpaar 2Base

Tm [ degC ] ΔHdeg [ kcal mol ]

TΔSdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

ΔGdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

4FI

AS 207 8900 816 74

A 251 686 603 83

C 241 887 807 80

G 214 556 480 76

U 210 757 685 72

5FI

AS 252 820 737 83

A 328 583 486 97

C 268 582 496 86

G 293 641 548 93

U 250 842 760 82

6FI

AS 335 555 453 102

A 371 851 745 106

C 346 954 840 154

G 355 1007 894 113

U 317 782 685 97

7FI

AS 264 823 737 86

A 344 544 445 99

C 248 800 718 82

G 246 741 823 83

U 298 738 643 95

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 84

46DFI

AS 253 677 593 84

A 338 569 477 92

C 320 583 489 94

G 302 604 507 97

U 290 727 635 92

I

AS 239 826 745 81

A 255 794 715 79

C 247 917 834 83

G 218 871 805 66

U 210 760 685 75

Tabelle 71 Schmelzpunkte und thermodynamische Daten von Basenpaaren aus Basen-analogen Nukleosiden und natuumlrlichen Nukleobasen

Um die Eigenschaften einer universellen Base zu uumlberpruumlfen wurden auch bei diesen

Untersuchungen alle vier moumlglichen RNA-Straumlnge verwendet

731 Fluorierte Indole

Alle erhaltenen Schmelzpunkte liegen unter denen der Duplexe natuumlrlicher

Basenpaare (Abbildung 77) Es kommt somit zu einer Destabilisierung der

Doppelhelix bei Einbau eines modifizierten Bausteines Die einzelnen Bausteine

wirken sich unterschiedlich auf die Stabilitaumlt der RNA aus Der 4-Fluoroindol-Baustein

hat den groumlszligten destabilisierenden Effekt Durch den Einbau von 4FI gegenuumlber

Adenosin wird der Schmelzpunkt um 218degC im Vergleich zu einem Uridin erniedrigt

Dies konnte durch das Fehlen der Wasserstoffbruumlcken und eventuell eine spezifische

Orientierung in Doppel-Strang erklaumlrt werden Es ist nicht einfach vergleichbar mit

Kristallpackung aber eine interessante Tatsache ist dass die gemessene FH

Abstaumlnde zwischen dem Fluoratom und einem Wasserstoffatom welches sich in

ortho-Position zu einem Fluoratom eines im Kristall gegenuumlberliegenden Molekuumlls

befindet laumlnger als Summe der van-der-Waals Radien von Fluor und Wasserstoff

sind in der Kristallpackung des 4-Fluorindol-Nukleosides

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 85

Abbildung 77 Graphische Vorstellung Fluorierte Indol-Nukleoside bei Paarung

mit natuumlrlichen Basen

Die stabilste Duplexe bildet das 6-Fluorindol-Nukleosid Die Destabilisierung im

Vergleich zu einem Uracil-Adenin Basenpaar ist beim 6-Fluorindol nur 57degC

Einfuumlhrung von zwei Fluoratomen in die schlechteste 4- und in die um besten

stabilisierende 6-Position verdeutlichen den Einfluss der Position des Fluoratoms auf

die Stabilitaumlt der Doppelhelix Die gemessenen Schmelzpunkte des 46-Difluorindol-

Nukleosides sind fast der arithmetische Mittelwert der zwei Nukleoside Gemessene

Werte variieren im Vergleich mit gerechneten Mittelwerten um plusmn3degC was fast im

Fehlerbereich liegt

Einfuumlhrung eines Fluors an der 5- oder 7-Position des Indols fuumlhrt zu einer

Stabilisierung der Doppelhelix um zwei bis fuumlnf Grad Celsius verglichen mit 4-

Fluorindol-Nukleosid Bei der Paarung von fluorierten Indolen mit einer Pyrimidin-

oder Purin-Base zeigt keine Analogie Beim 7-Fluorindol-Nukleosid sind die

resultierenden Schmelzpunkte bei der Paarung mit A und U houmlhere Werte als bei

der Paarung mit C und G Es ist deshalb denkbar welche Rolle die Position des

--------------------------------------------------------

---A-U

5FI 7FI I

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 86

Fluoratoms spielt Die Groszlige der eingebauten Modifikation hat deutlich keine

entscheidende Rolle

Aufgrund der Resultate der Schmelzkurven der RNA-Duplexe in denen fluorierte

Indole eingebaut sind kann festgestellt werden dass es sich bei diesen

Verbindungen nicht um universelle Basen handelt Bei der Basenpaarung von

natuumlrlichen Basen mit fluorierte Indole findet eine deutliche Unterscheidung zwischen

den natuumlrlichen Nukleosiden statt

Im Vergleich mit fluorierte Benzimidazole bilden fluorierte Indole die stabileren RNA-

Duplexe Wie bei den Benzimidazolen resultiert die Einfuumlhrung des Fluors in Position

6- mit der Bildung der stabilsten RNA-Duplexe Waumlhrend es sich bei 4-

Fluorbenzimidazol und 46- Difluorbenzimidazol um universelle Basen handeltist es

bei Indolen nicht der Fall

Zum Unterschied von Benzimidazolen deren Tm-Werte relativ nahe beieinander

liegen zeigen die Indole immer eine Paarungtendenz mit A

Aus den gemessenen Schmelzpunkten der einzelnen Basenpaare lassen sich die

Beitraumlge von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der einzelnen

fluormodifizierten Nukleoside berechnen Die Berechnung wird im Folgenden anhand

von 5FI beschrieben Fuumlr die Berechnung der Beitraumlge der Solvatation und der

Basenstapelungswechselwirkung werden die in Tabelle 72 aufgefuumlhrten

Schmelzpunkte benoumltigt

Basenpaar Tm [degC] ΔG0 [kcalmol]

1) AS ndash U 225 77

2) U ndash U 328 99

3) U ndash 5FI 250 82

4) 5FI ndash 5FI 279 92

5) 5FI ndash AS 252 74

Tabelle 72 Benoumltigte Daten zur Berechnung der Solvatations- und

Basenstapelungsbeitraumlge von 5FI

Fuumlr die Berechnung werden das Basenpaar aus dem abasischen Baustein AS und

einem Uracil (1) ein Basenpaar aus zwei Uracilen (2) ein Basenpaar aus einem

Uracil und 5FI (3) ein 5FI-5FI Basenpaar (4) und ein Basenpaar aus 5FI und einem

abasischen Baustein AS (5) betrachtet Der Beitrag durch veraumlnderte

Basenstapelungswechselwirkungen von 5FI zur Stabilitaumlt der Doppelhelix im

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 87

Vergleich zu einem Uracil laumlsst sich aus den Schmelzpunkten von (1) und (5) aus

Tabelle 72 berechnen Durch den Austausch von Uracil gegen 5FI nimmt der

Schmelzpunkt um 27degC zu Dies entspricht einer Zunahme der Stabilitaumlt der

Doppelhelix um 03 kcalmol Solvationseffekte brauchen bei diesem Austausch nicht

beachtet zu werden da es sich bei dem zweiten Nukleosid des Basenpaares um den

abasischen Baustein handelt der keine Nukleobase traumlgt und damit auch nicht an

der Nukleobase solvatisiert sein kann Es werden somit bei der Ausbildung der

Doppelhelix keine Wasserstoffbruumlcken geloumlst und damit treten auch keine negativen

Einfluumlsse durch Solvationseffekte auf die Stabilitaumlt des RNA-Duplex auf

Den Einfluss der Solvatation auf die Stabilitaumlt der Doppelhelix durch Einfuumlhrung eines

Fluorindol-Nukleosids 5FI laumlsst sich durch Vergleich der Eintraumlge (3) und (2) in

Tabelle 72 berechnen Tauscht man in einen Basenpaar aus zwei Uracilen ein Uracil

gegen 5FI aus so nimmt der Schmelzpunkt um 78degC ab Wie vorher berechnet

nimmt der Schmelzpunkt einer Doppelhelix aber um 27degC durch verstaumlrkte

Basenstapelungswechselwirkungen zu wenn ein Uridin durch 5FI ersetzt wird Der

destabilisierende Einfluss von 5FI auf die Stabilitaumlt einer Doppelhelix durch

Solvatationseffekte betraumlgt somit 27degC + 78degC und damit gleich 105degC Dies

entspricht 20 kcalmol

Die errechneten Werte koumlnnen durch Vergleich der Eintraumlge (3) und (4) in Tabelle 72

kontrolliert werden Wird das zweite Uridin durch 5FI in einem Basenpaar ersetzt so

sollten wie schon beschrieben keine weiteren destabilisierenden Einfluumlsse durch

Solvatationseffekte auf die Doppelhelix auftreten Durch verstaumlrkte Basenstapelungs-

wechselwirkungen sollte der Schmelzpunkt des 5FI-5FI Basenpaares um 27degC (03

kcalmol) houmlher als der Schmelzpunkt eines 5FU-U Basenpaares liegen Der

erwartete Schmelzpunkt liegt somit bei 277degC und die freie Enthalpie ΔG0 bei 92

kcalmol Die gemessenen Werte liegen bei 279degC und 85 kcalmol Die

Abweichung des Schmelzpunkts und der frein Enthalpie von dem berechneten Wert

von 02degC bzw 07 liegt im Fehlertoleranzbereich

Aus den gemessenen Schmelzpunkten der einzelnen Basenpaare lassen sich die

Beitraumlge von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der einzelnen

fluormodifizierten Nukleoside berechnen

Tabelle 73 zeigt die Beitraumlge von Solvatation und

Basenstapelungswechselwirkungen auf die Stabilitaumlt einer Doppelhelix bei Einbau

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 88

der in dieser Arbeit synthetisierten modifizierten Nukleoside Die Beitraumlge der

Modifizierten-Nukleoside beziehen sich auf einen Vergleich gegenuumlber Uridin

Nukleosid Stabilitaumltserhoumlhung durch

verstaumlrkte

Basenstapelungswechselwirkungen

Stabilitaumltsverlust durch

geringere Solvatation

4FI -18degC -03 kcalmol -100degC -24 kcalmol

5FI 27degC 06 kcalmol -105degC -23 kcalmol

6FI 110deg 25 kcalmol -121degC -27 kcalmol

7FI 37degC 09 kcalmol -69degC -15 kcalmol

46DFI 28degC 07 kcalmol -66degC -14 kcalmol

I 14degC 04 kcalmol -132degC -28 kcal

Tabelle 73 Beitraumlge von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der

modifizierten Nukleoside bei einfachem Einbau in eine RNA-

Doppelhelix

Es zeigt sich dass alle auszliger 4FImodifizierten Nukleoside die Stabilitaumlt einer

Doppelhelix durch verstaumlrkte Basenstapelungswechselwirkungen erhoumlhen durch

geringere Solvatation die Stabilitaumlt aber erniedrigen Die destabilisierenden

Solvatationseffekte sind dabei immer groumlszliger als die stabilisierenden

Basenstapelungswechselwirkungen Das 6-Fluorindol-Nukleosid zeigt die beste

Stabilisierung durch Basenstapelungswechselwirkungen mit 110degC aber

gleichzeitig zeigt mit 121degC eine deutlich houmlhere Destabilisierung als die anderen

Bausteine Der Ort der Fluorsubstitution fuumlr die Basenstapelungswechselwirkungen

zeigt einen groszligen Einfluss Es ist auch auffallend dass die

Basenstapelungswechselwirkungen des 4-Fluorindol-Nukleosids ein negativer Wert

hat Es ist moumlglich dass diese Modifikation eine spezifische Orientierung im RNA-

Dupplex hat Theoretisch ist nicht moumlglich die unterschiedliche Parameter zu

vergleichen aber dafuumlr spricht auch die Beobachtung dass die gemessenen FH

Abstaumlnde in Kristallpackung houmlher als die Summe der van-der-Waals Radien sind

Ausgehend davon dass noch keine negative Stacking ausgerechnet ist wurden die

drei 13mer RNA-Straumlnge synthetisiert um die Richtigkeit des erhaltenen Ergebnisses

zu uumlberpruumlfen Diese Straumlnge enthalten so genannte uumlberhaumlngende Enden (engl

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 89

bdquodangling endsldquo) Bei der Bildung des Duplex mit einem 12mer RNA Strang bleibt die

letzte Base ohne Paarungspartner Sie bewirkt eine Stabilisierung der Doppelhelix

durch Basenstapelungswechselwirkungen Andere Effekte treten nicht auf so dass

aus dem erhaltenen Schmelzpunkt sofort der Beitrag der

Basenstapelungswechselwirkung bestimmt werden kann Die synthetisierten 13mer

RNA Straumlnge enthielten die 6FI 7FI und 46DFI als uumlberhaumlngende Base Die

erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 74 zusammengefasst

Uumlberhaumlngende

Base

Tm [degC] ΔH0

[kcalmol]

TΔS0

[kcalmol]

(T=298 K)

ΔG0

[kcalmol]

(T=298 K)

6FI 112degC 877 850 27

7FI 40 851 842 09

46DFI 101 870 845 25

Tabelle 74 S 26 S27 und S28

Aus den Schmelzkurven der beiden Duplexe (S26 und S27) ergeben sich

stabilisierende Basenstapelungswechselwirkungen fuumlr 6FI von 112degC bzw 27

kcalmol und fuumlr 7FI von 40degC bzw 09 kcalmol Diese Ergebnisse stimmen unter

Beachtung der Fehlergrenzen mit den vorher ermittelten Ergebnissen uumlberein Im

Fall des Duplex mit 46DFI stimmen die Ergebnisse nicht Mit dieser Methoode

gemessene Schmelzpunkte des Duplexes haben keine feste Position in Dopelstrang

und damit keine Strischehinderungen

732 46-Difluorbenzimidazol- 46-Difluorindol- 7-N-Purin und 9-Deazapurin-

Nukleoside

Als Grundlage fuumlr die Synthese von fluorierten Indolen waren die Ergebnisse der

fluorierten Benzimidazole Obwohl die basische Struktur sich um ein Stickstoffatom

unterscheidet es ist keine richtige Analogie zwischen den zwei Serien gefunden Das

Forschungsfeld wurde danach durch die theoretischen Ausrechnungen mit Methoden

aus dem Bereich der strukturellen Bioinformatik Molekuumll-dynamiksimulationen und

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 90

freie Energie-Rechnungen ausgeweitet um diese Aumlnderung mit physikalischen

Eigenschaften zu erklaumlren Dadurch wurden noch zwei moumlgliche Nukleoside

modeliert 7-N-Purin und 9-Deazapurin In Abbildung 78 sind die Werte

Dipolmomente und die Elektronenverteilungen gezeigt

46DFBI (μ=307 D) 46DFI (μ=393 D)

7NP (μ=460 D) 9DP (μ=474 D)

Abbildung 78 Ausgerechnete elektrostatisches Feld und Dipol-Momente

Beim Vergleich der ausgerechneten Dipolmomente kann angemerkt werden dass

die Steigerung des Dipolmoments mit der Stabilitaumlt korreliert Von den Bildern in

Abbildung 78 fuumlr die Elektronenverteilungen man kann sehen dass durch

Entfernung einer Stickstoffatom im Fuumlnf-Ringsystem Elektronenverteilung nicht mehr

so deutlich ist

Alle synthetisierten Modifikationen wurden danach in dieselbe 12mer-Straumlnge

eingebaut mit allen vier natuumlrlichen Basen gepaart und die resultierenden

Schmelzpunkte der Duplexe gemessen Alle erhaltenen Schmelzpunkte liegen unter

denen der Duplexe mit natuumlrlichen Basenpaaren Die Ergebnisse sind in der Tabelle

75 gezeigt

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 91

Basenpaar 1Base

Basenpaar 2Base

Tm [ degC ] ΔHdeg [ kcal mol ]

TΔSdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

ΔGdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

46DFBI

AS 252 551 446 84

A 284 814 722 92

C 287 815 723 92

G 294 848 753 95

U 293 853 758 95

46DFI

AS 253 677 593 84

A 338 569 477 92

C 320 583 489 94

G 302 604 507 97

U 290 727 635 92

7N-Purin

AS 247 829 748 81

A 345 510 411 99

C 322 583 486 97

G 351 601 498 103

U 308 1051 960 91

9D-Purin

AS 248 658 576 82

A 358 547 446 101

C 350 675 571 104

G 354 555 454 101

U 331 950 851 99

Tabelle 75 Schmelzpunkte und thermodynamische Daten von Basenpaaren aus Basen-analogen Nukleosiden und natuumlrlichen Nukleobasen

Die Anfangsvoraussetzung hat sich durch die Paarung mit natuumlrlichen Basen

bestaumltigt Aus der Tabelle 75 kann man sehen dass alle Tm-Werte der 46-

Difluorindol-Nukleosid houmlher als die Tm-Werte des 46-Difluorbenzimidazols sind Die

Tm-Werte des 7-N-Purins sind auch houmlher als die Tm-Werte des 46-

Difluorbenzimidazols Die Steigerungen der Werte bei dem 7-N-Purin Baustein im

Vergleich mit 46-Difluorbenzimidazol sind ungefaumlhr so groszlig wie die Steigerungen 9-

Deazapurin im Vergleich mit dem 46-Difluorindol Baustein

In die Abbildung 79 sind die Tm-Werte graphisch vorgestellt

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 92

Abbildung 79 Graphische Vorstellung der Nukleoside bei Paarung mit

natuumlrlichen Basen

Abbildung 710 zeigt die normierten Schmelzkurven von RNA Duplexen mit

Basenpaaren aus A und 46DFBI 46DFBI 7NP und 9DP Es ist deutlich die geringe

Schwankung der Schmelzpunkte zu erkennen

0

5

10

15

20

25

30

35

40

A C G U

46DFBI7NP46DFI9DP

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 93

04

042

044

046

048

05

052

054

056

058

0 10 20 30 40 50 60

Temperatur [degC]

OD

26

0

9DP

7NP

46DFI

46DFI

Abbildung 710 Schmelzkurven von RNA Duplexen mit Basenpaaren von A und

46-DFBI 46-DFI 7NP und 9DP-Nukleobasen

Aus den erreichten Schmelzpunkten der einzelnen Basenpaare wurden die Beitraumlge

von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der einzelnen

Nukleosidanaloga berechnet

Tabelle 76 zeigt die Beitraumlge von Solvatation und

Basenstapelungswechselwirkungen auf die Stabilitaumlt einer Doppelhelix bei Einbau

der synthetisierten modifizierten Nukleoside Die Beitraumlge der Modifizierten-

Nukleoside beziehen sich auf einen Vergleich gegenuumlber Uridin

Nukleosid Stabilitaumltserhoumlhung durch

verstaumlrkte

Basenstapelungswechselwirkungen

Stabilitaumltsverlust durch

geringere Solvatation

46DFBI 27degC 07 kcalmol -62degC -13 kcalmol

7NP 22degC 04 kcalmol -42degC -12 kcalmol

46DFI 280deg 07 kcalmol -66degC -14 kcalmol

9DP 23degC 05 kcalmol -26degC -05 kcalmol

Tabelle 76 Ausgerechnete thermodynamische Daten

Wie bei den Indolen zeigt es sich dass alle modifizierten Nukleoside die Stabilitaumlt

einer Doppelhelix durch verstaumlrkte Basenstapelungswechselwirkungen erhoumlhen

durch geringere Solvatation die Stabilitaumlt aber erniedrigen Die destabilisierenden

Solvatationseffekte sind dabei immer groumlszliger als die stabilisierenden

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 94

Basenstapelungswechselwirkungen Das 46DFI zeigt die beste Stabilisierung durch

Stacking aber gleichzeitig die houmlchste Destabilisierung durch Solvatationseffekte

Den beiden Purin-Nukleoside zeigen deutlich niedrigere Solvatationseffekte als

46DFBI und 46DFI

Die Ausgerechneten Stacking-Werten fuumlr 46DFBI und 7NP unterscheiden sich um

01 kcalmol Die identische Abweichung zeigt auch 9DP von 46DFI

74 Enthalpie ndash Entropie Kompensation

Enthalpie-Entropie-Kompensationen sind ein weit verbreitetes Phaumlnomen in der

molekularen Erkennung (Searle amp Williams 1993 Gallicchio et al 1998) Ihr

Vorkommen ist von zentraler Bedeutung fuumlr sehr viele Vorgaumlnge des Lebens da

diese reversibel sein muumlssen Reversibilitaumlt bedeutet fuumlr diese Vorgaumlnge dass sie

trotz groszliger Enthalpie- und Entropie-Werte eine niedrige freie Enthalpie aufweisen

Bei Nukleinsaumluren tritt dies im Wechselspiel zwischen einerseits ausreichender

Stabilitaumlt der Doppelhelix zur Erhaltung der Struktur und Basenabfolge und

andererseits zur lokalen Oumlffnung der Doppelhelix aus Gruumlnden der Replikation auf

Die Gruumlnde wieso die Enthalpie-Entropie-Kompensation uumlberhaupt auftritt sind bis

zum heutigen Tage nicht abschlieszligend erforscht Molekulare Assoziationen sind

einerseits mit groszligen Exothermizitaumlten und andererseits mit einem starken Verlust an

Entropie verbunden Diese beiden sich kompensierenden Faktoren wurden in einer

Studie genauer auf ihre einzelnen Bestandteile hin untersucht (Searle amp Williams

1993) Dabei wurden eine Reihe von Gleichungen zur Beschreibung der einzelnen

Beitraumlge der Enthalpie Entropie und Freien Enthalpie aufgestellt

ΔGHelix = ΔGr + ΔGh +Δ Gs + ΔGhb

ΔHHelix = ΔHr + ΔHh + ΔHs + ΔHhb

ΔSHelix = ΔSr + ΔSh + ΔSs + ΔShb

(r = interne Rotoren h = hydrophobe Wechselwirkungen s =

Basenstapelungswechsel-wirkungen hb = Wasserstoffbruumlckenbindungen)

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 95

Durch die Einschraumlnkung der freien Rotationen werden fast ausschlieszliglich

entropische Beitraumlge der freien Enthalpie erniedrigt waumlhrend die Enthalpie dieses

Prozesses ungefaumlhr Null bleibt Der hydrophobe Effekt ist ebenfalls Entropie

getrieben Im Gegensatz dazu spielt die Enthalpie dabei fast keine Rolle Umgekehrt

ist die Ausbildung von Basenstapelungswechselwirkungen und Wasserstoffbruumlcken

mit groszligen enthalpischen Anteilen verbunden waumlhrend hierbei entropische Anteile

unbedeutend sind Die enthalpischen Anteile beruhen in der Hauptsache auf

elektrostatischen Faktoren waumlhrend die entropischen Anteile im Wesentlichen auf

dynamische Phaumlnomene zuruumlckgefuumlhrt werden koumlnnen

Beispiele nichtkompensierender Messungen zeigen dass Enthalpie-Entropie-

Kompensationen thermodynamisch nicht erforderlich sind (Gallicchio et al 1998)

Vielmehr beruhen Enthalpie-Entropie-Kompensationen auf einem bestimmten Muster

molekularer Wechselwirkungen

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 96

TS0 [kcalmol]

40 50 60 70 80 90 100

H

0 [kca

lm

ol]

40

50

60

70

80

90

r sup2 = 0977

Abbildun 711 Enthalpie-Entropie-Kompensation von allen vermessenen einfach modifizierten RNA Duplexen

Bei allen im Rahmen dieser Arbeit vermessenen RNA Duplexen wurde ebenfalls eine

Enthalpie-Entropie-Kompensationen festgestellt Abbildung 711 zeigt dieses

Ergebnis Die Regressionsgerade weist mit rsup2 = 0977 einen fast idealen Wert auf

Die Abweichungen der einzelnen Werte von der idealen Ausgleichgeraden liegen im

Bereich der Fehler der UV-Messungen

Enthalpie-Entropie-Kompensation

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 97

75 CD-spektroskopische Untersuchungen

Zur Untersuchung des Einflusses modifizierter Verbindungen auf die Struktur einer A-

Helix RNA wurden die CD-Spektren der modifizierten Duplexe aufgenommen und

analysiert

Die Circular Dichroismus(CD)-Spektroskopie ist eine optische Methode zur

Untersuchung der Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen chiraler Biomolekuumlle Sie beruht

auf der unterschiedlich starken Absorption von links und rechts polarisiertem Licht

durch optisch aktive Substanzen Bei dieser nicht destruktiven Meszligmethode wird die

wellenlaumlngabhaumlngige Elliptizitaumlt der Probe gemessen Diese ist uumlber die Intensitaumlt

des rechts bzw linkspolarisierten Lichts nach dem Absorptionsvorgang definiert und

haumlngt uumlber das Lambert Beeracutesche Gesetz mit den Extinktionskoeffizienten der

Probe zusammen In CD-Spektren wird die Elliptizitaumlt als Funktion der Wellenlaumlnge

aufgetragen Die resultierenden Werte werden je nach Vorzeichen als positiver bzw

negativer Cotton-Effekt bezeichnet Der groszlige Vorteil der CD-Spektroskopie liegt in

der Empfindlichkeit der Messung gegenuumlber Veraumlnderungen in der Struktur der zu

untersuchenden Molekuumlle der einfachen Durchfuumlhrbarkeit der Messung der

geringen Probenmenge und der bereits erwaumlhnten nicht destruktiven Natur der

Messung (Gray 1992)

Ein CD-Spektrum liefert allerdings keine genaue Strukturinformation sondern nur ein

strukturabhaumlngiges Gesamtbild Die Intensitaumlt und die Lage einzelner Banden kann

nur im Vergleich mit Spektren bekannter Strukturen interpretiert werden Es koumlnnen

jedoch zuverlaumlssige Aussagen uumlber die Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen von

Nukleinsaumluren gemacht werden da die entsprechende A- B- und Z-Form von

Helices charakteristische Spektren aufweisen (Woody 1995) Die A-Helix weist dabei

ein charakteristisches Maximum bei ca 260 nm auf und ein Minimum bei ca 240 nm

Waumlhrend sich die Form der Spektren nicht veraumlndert ist eine Verschiebung der

Maxima und Minima um einige Nanomter moumlglich Diese sind durch die

Sequenzabhaumlngigkeit der Absorption bedingt

Die im Rahmen dieser Arbeit durchgefuumlhrten CD-Untersuchungen wurden an einem

JASCO J-710 Spektrometer mit einem thermostatisierten Kuumlvettenhalter

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 98

durchgefuumlhrt Fuumlr die Messungen wurde der gleiche Puffer verwendet wie bei den

UVVIS-spektroskopischen Untersuchungen jedoch nur ein Fuumlnftel der

Probenmenge da fuumlr dieses Geraumlt kleinere Kuumlvetten zur Verfuumlgung standen

Die monomodifizierten Duplexe wurden im Wellenlaumlngebereich von 350-210 nm

untersucht Die vergleichenden Messungen erfolgten bei 10degC um zu gewaumlhrleisten

dass die beiden Oligonukleotid-Straumlnge vollstaumlndig als Duplex vorliegen Zudem

wurden die Messungen unter kontinuierlichem N2-Strom durchgefuumlhrt um eine

Kondensation von Luftfeuchtigkeit an der Glaswand der Kuumlvette und somit eine

Stoumlrung der Messung zu unterbinden

Abbildung 711 CD-Spektren der RNA-Duplexe mit Fluormodifizierteindolen

gepaart mit A

Alle in Abbildung 711 gezeigten CD-Spektren zeigen den fuumlr eine A-Helix

charakteristischen Kurvenverlauf Es ist eine deutlich houmlhere Elliptizitaumlt der 6FI

modifizierte Duplex bei dem Hauptmaximum festzustellen Dieses Hauptmaximum

zeigt dass dieser Strang eine bessere Stabilitaumlt hat

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

200 220 240 260 280 300 320 340

4FI

6FI

7FI

I

46DFI

5FI

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 99

Abbildung 712 CD-Spektren der RNA-Duplexe gepaart zwischen 46DFBI

46DFI 7NP 9DP und A

CD-Spektroskopische Untersuchungen wurden auch an RNA-Duplexen modifiziert

mit 46DFBI 46DFI 7NP und 9DP und mit A hybridisiert durchgefuumlhrt

Aus den Spektren laumlsst sich erkennen dass die Haupmaxima uumlber die Stabilitaumlt

aussagen Eine deutlich geringere Elliptizitaumlt wurde bei 46DFBI gemessen waumlhrend

das houmlchste Maximum bei 9DP ist Diese korreliert sehr gut mit gemessenen Tm-

Werten

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

190 210 230 250 270 290 310 330 350

λ [ nm ]

θ [

mg

rad

]

9NP

7NP

46DFI

46DFBI

8 PMF Berechnungen 100

8 PMF Berechnungen

Aufgrund der von Parsch und Engels 2002 (Parsch 2002) durchgefuumlhrten

Experimente konnte gezeigt werden dass 46-Difluorbenzimidazol (5) und 24-

Difluorbenzol (6) zwei universale Basen mit der niedrigsten Destabilisierung des RNA

12mers und den kleinsten Energie-Unterschieden in Bezug auf die

gegenuumlberliegende natuumlrliche Base sind Es wurde vermutet dass keine typischen

Wasserstoffbruumlcken zwischen der Fluorbase und der natuumlrlichen Base vorliegen

Vielmehr werden schwache dipolare C-FH-X-Wechselwirkungen als stabilisierende

Kraft vorgeschlagen (Parsch 2002) Um die zugrunde liegenden stabilisierenden

Kraumlfte der Fluorbasen bzw deren Universalitaumlt weiter zu untersuchen wurden

bdquoPotential of mean forceldquo (PMF) Berechungen mit Hilfe von Molekulardynamik(MD)-

Simulationen durchgefuumlhrt (siehe Methoden Teil) Diese untersuchten Basen-

Paarungen sind in Abbildung 82 gezeigt Zudem sollte geklaumlrt werden was der

stabilisierende Beitrag der Fluorsubstituenten im Vergleich zu Toluol ist Aufgrund der

Ergebnisse dieser Berechungen konnten neue bdquouniverselleldquo Basen vorhergesagt und

mit weiteren Experimenten validiert werden

81 Methoden

Die Berechnungen PMF (potential of mean force) wurden mit dem AMBER8

Molekular Simulationspaket ausgefuumlhrt (Case at al 2005) Strukturen von

natuumlrlichen Basen wurden von nucgen Modul AMBER uumlbernommen und modifiziert

durch Umtausch von Ribose mit Methyl-Gruppe Aumlhnlich natuumlrliche PurinPyrimidin

Basen wurden als Toluen 24-Difluorotoluen und 46-Difluoro-1-methyl-benzimidazol

8 PMF Berechnungen 101

modifiziert Alle Berechnungen wurden mit parm94 (Cornell at al 1995) und gaff

(Wang at al 2004) Parameter-Set ausgefuumlhrt Folgend RESP Methodologie (Bayly

1993) wurde die Atomladung von natuumlrlichen Basenanaloga bestimmt Im der Fall

natuumlrlichen Basen wurde die Atomladung der Methyl-Gruppe auf der glykosidische

Seit allgemein neutral gerichtet mit Atomladung der Base uumlbernommen von AMBER

Bibliothek

Nicht-natuumlrliche Basen wurden jeweils mit A und C gepaart Watson-Crick

Basenpaargeometrie wurde durch Uumlberlagerung auf die Struktur einer natuumlrlichen A-

Form RNA erhalten Um die Bewegungen der Basen gestapelten Konformationen

waumlhrend den Simulationen zu verhindern wurden vier Bindungswinkel angelegt nach

Referenz Stofer at al 1999 und exemplarisch in Abb81 gezeigt (gelbe Linien)

Aumlhnlich Propellerwinkel zwischen zwei Basen wurde in Order planer Konfiguration

eingeschraumlnkt (Abbildung 81 orange-Linien) Die Basen wurden in eine Box von

TIP3P(Jorgensen at al 1983) Wassermolekuumlle plaziert Molekular Dynamik (MD)

Simulationen wurden mit sander Modul von AMBER Programmpaket ausgefuumlhrt

mittels periodischer Randbedingungen und particle mesh Ewald method (PME)

(Dorden at al 1993) um weiterraumlumige elektrostatische Wechselwirkungen zu

bearbeiten Alle Simulationen wurden in NVT ensemble bei 300K ausgefuumlhrt mit

Zeitschritten von 2fs Zur Beschraumlnkung fuumlr alle Bindungen an denen H beteiligt sind

wurde der SHAKE (Ryckaert at al 1977) Algorithmus verwendet

PMF wurden mittels Umbrella Sampling (Torrie 1977) berechnet Hier wurde das

System eingeschraumlnkt auf engem Bereich der Koordinate bei Anwendung eines

quadratischen Potentials Vi(r) In unserem Fall der Abstand zwischen zwei

Atomringen wie das in Abb81 gezeigt ist (tiefrote Linie) wurde als

Reaktionskoordinate benutzt Von beeinflusst Haumlufigkeitverteilung Pi(r) erhalten fuumlr

jedes Intervall i PMF Wi(r) wurde Nachbearbeitung mittels WHAM erhalten (Bouzida

1992)

iiiBi CrVrPTkrW )()(ln)(

In dieser Methode sind Histogramme Pi(r) kombiniert und die Faktoren Ci werden

iterativ so angepasst dass eine optimale Loumlsung resultiert die die

8 PMF Berechnungen 102

Kontinuitaumltsbedingungen erfuumlllt Am Ende werden so die resultierende PMF vertikal

so verschoben dass die laumlngsten Distanzen Null werden Abstaumlnde r wurden von 3

bis 10 Ǻ in 1 Ǻ Schritte durchmustert wobei jeweils 200 ps Aumlquilibrierung vor dem

eigentlichen Durchmustern von mindestens 800ps fuumlr jedes Intervall erfolgte

Abbildung 81 Abstand zwischen zwei Atomringe

82 Ergebnisse und Diskussion

Die freien Energie Kurven der verschiedenen Basenpaarungen der Fluorbasen 5 und

6 jeweils gegen A und C sind in Abb 83 gezeigt Alle Kurven sind bei dem

maximalen simulierten Abstand zwischen den Basen auf Null gesetzt worden Wie

aufgrund des vorangegangenen Experiments (Parsch 2002) erwartet lassen sich

anhand der Energieprofile in Abb 83 keine Unterschiede in Bezug auf die

gegenuumlberliegende Base beobachten Der universale Charakter der Fluorbasen 5

und 6 wird in der Simulation wiedergegeben Die Basenpaarung mit 5 bzw 6 ist

allerdings mit +07 kcalmol unguumlnstig im Vergleich zu -31 kcalmol bei dem Watson-

Crick Basenpaar AU (Daten nicht gezeigt) Das erste Energieminimum der 5 bzw 6

Basenpaare liegt auch bei einem groumlszligeren Abstand zwischen den Basen als bei AU

(36 Aring vs 30 Aring) Dies laumlsst vermuten dass bei 5 bzw 6 keine klassischen

Wasserstoffbruumlcken wie bei einer Watson-Crick Basenpaarung vorliegen und

moumlglicherweise die Desolvatation der Fluorsubstituenten ein wichtiger

stabilisierender Faktor ist Um dies genauer zu untersuchen wurden PMF-

8 PMF Berechnungen 103

Berechnungen fuumlr die schwaumlchere universale Base ohne Fluorsubstituenten (Toluen)

durchgefuumlhrt

Auch fuumlr Toluen stimmen Simulation und Experiment dahingehend uumlberein dass sich

keine Unterschiede im Energieprofil in Bezug auf die gepaarte Base beobachten

lassen (Abbildung 83 schwarze und orangene Kurve) Die Basenpaarung mit

Toluen ist mit +16 kcalmol noch unguumlnstiger als die mit 46-Difluorbenzimidazol (5)

bzw 24-Difluorbenzol (6) Anhand der ungefaumlhr gleichen Energie (~19 plusmn 03

kcalmol) der

NN

N

NNH2

NN

N

NNH2

H3C

F

F CH3

N

NH2

H3C F

F

CH3O

N

NF

F

CH3H3C

N

NF

F

CH3N

NH2

H3C O

NN

N

NNH2

H3C

CH3

N

NH2

H3C OCH3

Abbildung 82 Mit MD untersuchte Basenpaare A-5 (blau) C-5 (rot) A-6 (gruumln) C-6 (magenta) A-Toluen (schwarz) und C-Toluen (orange)

8 PMF Berechnungen 104

3 4 5 6 7 8 9 10 11-1

0

1

2

3

4

5

6

7P

MF

[kcalm

ol]

r [Aring]

3 4 5 6 7 8 9 10 11-1

0

1

2

3

4

5

6

7P

MF

[kcalm

ol]

r [Aring]

Abbildung 83 Freie Energie Kurve fuumlr die Basenpaare A5 (blau) C5 (rot) A6

(gruumln) C6 (magenta) AToluen (schwarz) und CToluen (orange)

ersten Energiebarriere im PMF bei ca 47 Aring Abstand zwischen den gepaarten Basen

laumlsst sich schlieszligen dass bei allen in Abb 83 gezeigten Basenpaarungen der

Energieaufwand gleich hoch ist waumlhrend der Annaumlherung zwischen den Basen sich

befindendes Wasser zu verdraumlngen Der Unterschied in den PMF-Werten am ersten

Minimum muss also in den Interaktionen der Fluorsubstituenten in 46-

Difluorbenzimidazol bzw 24-Difluorbenzol im Vergleich zu Toluen liegen was auf

schwache dipolare C-FhellipH-X bzw XhellipH-C Wechselwirkungen hinweist die schon in

Referenz Justin 2004 beschriebenen wurden

83 Vorhersage

Aufgrund der identifizierten Stabilitaumltseigenschaften der Fluorbasen B und E und

unter Beruumlcksichtigung der Bioisosterie von in Heteroaromaten befindendem

Stickstoff und an einen Aromaten gebundenem Fluor wurden die ersten drei in

Tabelle 81 aufgefuumlhrten Verbindungen als alternative universelle Basen

8 PMF Berechnungen 105

N

N

N

N

CH3

vorgeschlagen Fuumlr jede der Basen wurden wieder PMFs fuumlr die Basenpaarung mit A

und C berechnet Anhand der errechneten freien Energien konnte 7-N-Purin als

vielversprechendste universelle Base

X = universale Base ΔG fuumlr XA [ kcalmol] ΔG fuumlr XC[ kcalmol]

CH3

NC

NC

049 005

CH3

O2N

O2N

-047 -091

075 098

N

N

N CH3

080 105

Tabelle 81 Vorgeschlagene alternative bdquouniverselleldquo Basen 24-Dicyanotoluen (blau) 24-Dinitrotoluol (rot) 7-N-Purin (gruumln) und 9-Deasapurin (magenta) und die Freie Energie ΔG berechnet aus jeweiligen PMFs

identifiziert werden (Tab 81) da sie die geringsten Unterschiede in den freien

Energien in Bezug auf die jeweils gepaarte Base aufweisen und die Energien in etwa

im Bereich von 5 und 6 liegen Neue Experimente wurden durchgefuumlhrt um die

vorhergesagten Eigenschaften der Purine zu validieren Fuumlr die aus den

Experimenten resultierenden potentiellen universellen Base 9-Deaza- und 7-N-Purin

wurden ebenfalls PMF-Berechungen durchgefuumlhrt (Tab 81 letzte Zeile)

8 PMF Berechnungen 106

84 Schlussfolgerung

Zusammenfassend laumlsst sich sagen dass die aus den Simulationen berechneten

relativen freien Energien fuumlr alle Basenpaarungen mit experimentellen Ergebnissen

dahingehend uumlbereinstimmen dass sie den universellen Charakter der

Basenanaloga betonen Die universellen Basen zeigen das gleiche freie Energie

Profil ungeachtet der gegenuumlberliegenden Base Es konnte gezeigt werden dass der

Energieaufwand fuumlr die Desolvatisierung der Basenpaare fuumlr Toluen und 46-

Difluorbenzimidazol 24-Difluorbenzol aumlquivalent sind Des Weiteren wurden

schwache aber attraktive C-FhellipH-X bzw XhellipH-C Dipolinteraktionen der Fluorbasen

als ausschlaggebend fuumlr die Stabilisierung der RNA identifiziert Im Vergleich zu

Watson-Crick Basenpaaren ist die Basenpaarung mit Fluorbasen eher unguumlnstig7-

N-Purin wurde aufgrund der durchgefuumlhrten Simulationen als potentielle universelle

Base identifiziert und durch die nachfolgenden Experimente als solche bestaumltigt

(siehe Kapitel 7) Auch die aus dem Experiment resultierende Base 9-Deazapurin

wurde von den Simulationen als universelle Base bestaumltigt

9 Zusammenfassung amp Ausblick 107

9 Zusammenfassung amp Ausblick

Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden modifizierte Nukleoside synthetisiert um

ihren Einfluss auf die Stabilitaumlt von RNA-Duplexen zu untersuchen

Bei den fluorierten Benzimidazol-Nukleosidanaloga handelt es sich um universelle

Basen die bei der Basenpaarung nicht zwischen den vier natuumlrlichen Nukleosiden

unterscheiden koumlnnen Die dabei auftretende Destabilisierung der RNA-Duplexe

sollte durch die Aumlnderung physikalisch-chemischer Eigenschaften vermindert

werden Durch die Synthese der fluorierten Indol-Nukleosidanaloga mit denselben

Fluoratompositionen sollte nachgewiesen werden welche Rolle ein ausfallendes

Stickstoffatom im Fuumlnfring-System spielt (Abbildung 91)

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

OO

O OH

AS

Abbildung 91 Synthetisierte Fluoroindol-Nukleosidanaloga

9 Zusammenfassung amp Ausblick 108

Weitere Untersuchungen wurden so entwickelt dass die zwei spC-F in 46DFBI wie

auch in 46DFI mit Stickstoffatomen getauscht wurden So wurde noch eine neue

Serie Nukleosidanaloga synthetisiert (Abbildung 92) Schlieszliglich wurde noch 1-

Desoxy-D-ribofuranose AS als absischer Baustein synthetisiert

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abbildung 92 Synthetisierte 7-N-Purin und 9-Deazapurin-Nukleoside

Die Synthese der Indol- und 9-Deazapurin-Nukleosidanaloga wurde uumlber eine

Glycsilierungsreaktion mit geeignet geschuumltzter Deoxyribose durchgefuumlhrt Dies

wurde uumlber vier Stufen ohne Aufreinigung aus Deoxyribose synthetisiert Die

entsprechenden Deoxy-nukleoside wurden danach in fuumlnf Schritten zu Ribo-

nukleosiden transformiert Nach der Entschuumltzung von Toluoyl-Gruppen wurden die

5acute- und 3acute-OH Gruppen sukzessiv geschuumltzt Nach simultaner 5acute-OH Entschuumltzung

und 3acute-OMs Eliminierung wurden die gewuumlnschten Ribonukleoside durch

katalytische Dihydroxilierung erhalten Die Darstellung der Verbindung 7NP erfolgte

uumlber die Silyl-Hilbert-Johnson-Reaktion Der abasische Baustein AS wurde

ausgehend von 235-Tri-O-benzyl-ribofuranose durch Dehydroxylierung und

anschlieszligende Entschuumltzung erreicht

Von allen Nukleosiden gelang es Kristalle aus Wasser oder Methanol zu erhalten

und roumlntgenkristallographisch zu untersuchen Die Kristallpackungen zeigten eine

sehr interessante Anordnung der Molekuumlle Alle Fluorindol-Nukleoside mit Ausnahme

von 7-N-Purin-Nukleosid 7NP zeigten nicht die fuumlr aromatische Systeme normale

Fischgraumlten-Struktur sondern eine Anordnung in der die Molekuumlle gegenuumlberliegen

Die Kristallpackung besteht abwechselnd aus hydrophilen und lipophilen Schichten

Die hydrophilen Schichten bestehen aus den Zuckeruntereinheiten und die lipophilen

9 Zusammenfassung amp Ausblick 109

aus den Fluoraromaten Die Zucker sind durch Wasserstoffbruumlcken miteinander

verbunden Fuumlr die Orientierung der Molekuumlle zueinander sind aber die Fluoratome

verantwortlich In der Kristallpackung von 7-Fluorindol-Nukleosid 7FI kann ein Fluor-

Wasserstoff-Abstand von nur 230 pm detektiert werden Dies ist deutlich kuumlrzer als

die Summe der van-der-Waals Radien von Fluor und Wasserstoff von 255 Aring Der

Abstand wird zwischen dem Fluor des einen Nukleosids und einem Wasserstoff

eines gegenuumlberliegenden Nukleosids gemessen Der Abstand von 230 Aring ist einer

der kuumlrzesten jemals in Kristallen gemessenen F-H Abstaumlnde des Typs Cspsup2-FH-

Cspsup2 Bedingt durch diesen kurzen Abstand kann von einer FH Wasserstoffbruumlcke

gesprochen werden Auf der anderen Seite in der Kristallstruktur von 4-Fluorindol-

Nukleosid 4FI konnte ein F-H Abstand von 269 Aring nachgewiesen werden welcher

deutlich laumlnger als die Summe der van-der-Waals Radien von Fluor und Wasserstoff

ist

Die Nukleoside wurden auf ihre Lipophilie hin untersucht Zu diesem Zweck wurden

Octanol-Wasser Verteilungskoeffizienten der Nukleoside gemessen Die fluorierten

Nukleoside zeigten im Gegensatz zu den nichtfluorierten Nukleosiden eine deutlich

groumlszligere Lipophilie

Nach Umsetzung der Nukleoside zu den Phosphoramiditen konnten diese

kupplungsfaumlhigen Monomere in den RNA-Festphasensynthesen eingesetzt und in

RNA 12mere eingebaut werden

Um den Einfluss der aromatischen Fluorosubstitutionen auf die thermodynamische

Stabilitaumlt von RNA-Duplexen zu untersuchen wurden UVVIS- und CD-

spektroskopische Messungen an monomodifizierten RNA 12meren durchgefuumlhrt Aus

den erhaltenen Schmelzkurven wurden die Schmelzpunkte bestimmt (Abbildung 93)

und die thermodynamischen Daten ausgerechnet

Die Anwendung hydrophober Fluorsubstituierter Nukleobasen fuumlhrte im Fall der

fluorierten Indol-Nukleoside zu Destabilisierung im Vergleich mit natuumlrlichen

Basenpaaren

9 Zusammenfassung amp Ausblick 110

Fluoriertre Indol-Nukleoside gepaart mit natuumlrlichen Basen

0

5

10

15

20

25

30

35

40

4FI 5FI 6FI 7FI 46DFI I

Tm

-We

rt [

degC]

A

C

G

U

Abbildung 93 Graphische Darstellung der Schmelzpunkte der RNA-Duplexe

Aus den folgenden Resultaten laumlsst sich zusammenfassen

1 Position der Fluoratom in fluorierten Indole spielt eine wesentliche Rolle fuumlr die

Stabilitaumlt des RNA-Duplex

2 6FI bildet die stabilste Basenpaaren mit natuumlrlichen Basen

3 Basenpaarung von 4FI traumlgt eine deutlich houmlhere Destabilisierung Fuumlr diese

Modifikation wurden auch die laumlngsten Abstandwerte zwischen C-FhellipH in der

Kristallpackung gemessen (Die Vermutung liegt nahe dass diese Base sich

auszligerhalb des Duplex befindet)

4 Alle Fluorindol-Basenanaloga zeigen die Tendenz zur Paarung mit Adenosin

5 Bei 46DFI handelt sich um universelle Base

Um noch weniger destabilisierende universelle Basen zu finden wurde das

Forschungsfeld mit Methoden aus dem Bereich der strukturellen Bioinformatik

Molekuumll-dynamiksimulationen und freie Energie-Rechnungen ausgeweitet

Resultierende Simulationen fuumlhrten zu zwei neuen Basen 7NP als Analogon zu

46DFBI und 9DP als Analogon zu 46DFI (siehe Kapitel 8) Theoretische

Rechnungen lieszligen sich bestaumltigen durch experimentelle Ergebnisse (Abbildund

94)

9 Zusammenfassung amp Ausblick 111

Modifizierte Basenpaare

0

5

10

15

20

25

30

35

40

A C G U

Tm

-Wert

[degC

]

46DFBI

7NP

46DFI

9DP

Abbildung 94 Graphische Darstellung der Schmelzpunkte der RNA-Duplexe

Die so entstandene Serie von Purin-Basenanaloga hat uns gezeigt dass der

Austausch von Fluoratomen durch Stickstoffatome stabilisierende Effekte bringt Die

chemischen Aumlnderungen beeinflussen die physikalischen Eigenschaften welche

dadurch Stabilisierung oder Destabilisierung des RNA-Duuplex dirigieren In

Abbildung 95 befinden sich ausgerechnete Dipolmomente

46DFBI (μ=307 D) 46DFI (μ=393 D) 7NP (μ=460 D) 9DP (μ=474 D)

Abbildung 95 Ausgerechnete elektrostatisches Feld und Dipolmomente

9 Zusammenfassung amp Ausblick 112

Somit koumlnnen wir fuumlr diese Serie folgendes resuumlmieren

46FI als universelles Base Analogon zu 46DFBI zeigt geringere

destabilisierende Effekte auf den 12mer RNA-Duplex

Umtausch von Fluoratomen in den beiden Basen (46DFI und 46DFBI)

resultiert in deutlich besserer Basenpaarung

Auserrechnete thermodynamische Parametern (von gemessenen Tm-Werten)

wurde ersichtlicht dass houmlhere Tm-Werte durch geringere Destabilisierung

aus Solvatation resultieren nicht aus erhoumlhten Stacking Effekten des RNA-

Duplex

Aus den in dieser Doktorarbeit gewonnenen Erkenntnissen eroumlffnen sich neue

interessante Arbeitsgebiete

Synthese der Triphosphate der modifizierten Nukleoside sowie enzymatische

Einbauversuche

Einbau der als universellen Basen erkannten Nukleoside in Ribozyme mit Test

der Enzymselektivitaumlt und Enzymaktivitaumlt

Der Einsatz der artifiziellen Nukleoside in der RNA Interferenz

10 Experimenteller Teil 113

10 Experimenteller Teil

101 Allgemeines

1011 Chromatographie

Fuumlr die Chromatographie (DC pDC und FC) wurden folgende Loumlsungsmittel

eingesetzt

Acetonitril pa

Ethylacetat technische Qualitaumlt wurde uumlber Calciumchlorid getrocknet und

destilliert

n-Hexan technische Qualitaumlt wurde bei Normaldruck destilliert

Isopropanol technische Qualitaumlt wurde bei Normaldruck destilliert

Methanol technische Qualitaumlt wurde bei Normaldruck destilliert

Methylenchlorid techn Qualitaumlt wurde uumlber Calciumchlorid getrocknet und

destilliert

Wasser reinst

1011a Duumlnnschichtchromatographie (DC)

Fuumlr die analytische Duumlnnschichtchromatographie wurden mit Kieselgel 60

beschichtete Aluminiumfolien mit Fluoreszenzindikator verwendet (Merck Nr 5554

02 mm Schichtdicke) die auf eine Groumlszlige von 2 - 5 10 cm zugeschnitten wurden

Die Laufstrecke betrug 8 - 9 cm Alle Rf-Werte wurden bei Kammersaumlttigung ermittelt

UV-aktive Substanzen wurden mit einer UV-Lampe bei einer Wellenlaumlnge von 254

10 Experimenteller Teil 114

nm detektiert Duumlnnschichtchromatogramme mit UV-inaktiven Zuckern wurden mit

einem Reagenz aus 10 konz Essigsaumlure 5 Anisaldehyd und 5 konz

Schwefelsaumlure in 75 igem waumlssr Ethanol bestrichen und mit einem Heiszligluftfoumln auf

etwa 300degC erhitzt Dabei faumlrbten sich die Verbindungen schwarz

Die Dimethoxytritylgruppe konnte durch Uumlberleiten von Salzsaumluredaumlmpfen detektiert

werden Es erfolgte eine Orangefaumlrbung

1011b Praumlparative Duumlnnschichtchromatographie (pDC)

Fuumlr die praumlparative Duumlnnschichtchromatographie wurde ein Chromatotron der Firma

Harrison Research (Modell 7924 T) verwendet Als Trennmaterial diente hierbei

gipshaltiges Kieselgel (Merck 60 PF254 Nr 7749) das in Schichtdicken von 1 2 bzw

4 mm auf entsprechende Glasplatten (Durchmesser 20 cm) aufgetragen wurde Die

Detektion der UV-aktiven Substanzen erfolgte bei einer Wellenlaumlnge von 254 nm

1011c Praumlparative Saumlulenchromatographie (Flash-Chromatographie FC)

Die Flash-Saumlulenchromatographie (Still et al 1978) wurde mit Kieselgel 60

(Korngroumlszlige 40-63 m Merck Nr 9385) als Trennmaterial durchgefuumlhrt Es standen

Saumlulen verschiedener Durchmesser zur Verfuumlgung Die Trennungen wurden wie bei

den Einzelverbindungen in Kapitel 7 beschrieben entweder isokratisch oder mit

Stufengradienten durchgefuumlhrt

1011d Hochleistungsfluumlssigkeitschromatographie (HPLC)

Die HPLC Aufreinigungen der Oligonukleotide wurden auf Anlagen von JASCO

durchgefuumlhrt Details sind in Kapitel 7 beschrieben Die Retentionszeiten der

ungeschuumltzten Nukleoside wurden ebenfalls auf der Anlage von JASCO bestimmt

Details sind in Kapitel 7 beschrieben

10 Experimenteller Teil 115

1012 Spektroskopie

1012a NMR-Spektroskopie

Die NMR-Spektren wurden auf den Geraumlten AMX 250 WH 270 und AMX 400 der

Firma Bruker aufgenommen Die chemische Verschiebung (ppm) wurde auf das

jeweilige Loumlsungsmittelsignal geeicht Als Loumlsungsmittel wurden DMSO-d6 mit =

249 ppm und CDCl3 mit = 727 ppm fuumlr die 1H-NMR-Spektren sowie DMSO-d6 mit

= 395 ppm und CDCl3 mit = 770 ppm fuumlr die 13C-NMR-Spektren verwendet Fuumlr

die 19F-NMR-Spektren in DMSO-d6 wurde CCl3F als Standard verwendet und auf ndash

1629 ppm geeicht Alle Spektren wurden bei einer Temperatur von 300 K

aufgenommen

1012b UVVIS-Spektroskopie

Die UV-Spektren wurden an einem UV-Spektralphotometer der Firma Varian (Modell

Cary 1) aufgenommen

1013 Massenspektrometrie

Die Massenspektren wurden auf Geraumlten der Firmen VG Analytical und VG Biotec

(heute Micromass) aufgenommen Fuumlr die Electrospray-Ionisation (ESI) stand eine

VG Platform II mit Quadrupol Analysator zur Verfuumlgung Spektren mit

matrixunterstuumltzter Laserdesorption Ionisation (MALDI) wurden auf einem

Flugzeitmassenspektrometer (VG Tofspec) entweder im linearen oder im

Reflectronmodus gemessen

10 Experimenteller Teil 116

1014 Elementaranalyse

Die Elementaranalysen wurden an einem Geraumlt der Firma Foss-Heraeus (CHN-O-

Rapid) durchgefuumlhrt

1015 Verwendete Chemikalien

1235 Tetra-O-acetyl--D-ribofuranose = -D-Ribofuranose-1235-tetraacetat

C13H18O9 [31828] Aldrich Nr 15902-6 98 Smp 81-83degC

12-Dichlorethan = Ethylenchlorid C2H4Cl2 [9896] Fluka Nr 03527 puriss absolut

uumlber Molekularsieb 995 H2O lt 0005 Sdp 84degC d = 1253

1-Butanol C4H10O [7412] Fluka Nr 19430 purum 98 Sdp 116-118degC d =

081

1-Methyl-2-pyrrolidinon C5H9NO [9913] Aldrich Nr 27045-8 gt 99 fuumlr die HPLC

Sdp(10 mm) 81-82degC d = 1028

1-Methylimidazol C4H6N2 [8211] Fluka Nr 67560 puriss 99 Sdp 195-197degC

d = 1033

1-Octanol C8H18O [13023] Fluka Nr 74848 fuumlr die UV-Spektroskopie 995 d

= 082

24-Difluorobenzaldehyd C7H4F2O [14211] Fluka Nr 36886 purum gt 970 Sdp

65-66degC d=1305

2-Deoxy-D-erythro-pentose C5H10O4 [13413] Fluka Nr 31170 purum 990

2-Fluoracetanilid C8H8FNO [15316] Lancaster Nr 1201 98 Smp 75-77degC

2-Fluorobenzaldehyd C7H5FO [12412] Fluka Nr 46550 purum gt 980 Sdp

172-174degC d=1187

44-Dimethoxytriphenylmethylchlorid = 44-Dimethoxytritylchlorid (DMTrCl)

C21H19ClO2 [33883] Merck Nr 818616 gt 99 Smp 120-123degC

4-Fluorobenzaldehyd C7H5FO [12412] Fluka Nr 46570 purum gt 980 Sdp

181degC d=1157

4-Fluoroindol C8H6FN [13514] Fluorochem Nr 005409

10 Experimenteller Teil 117

4-Methyl-benzoylchlorid=p-Toluoylchlorid CH3C6H4COCl [15459] Fluka Nr76220

purum 980 Sdp 225-227degC d=1169

4-Methyl-morpholin-4-oxid-Monohydrat C5H11NO2H2O [13516] Fluka Nr 67873

puriss 970 Smp 71-73degC

5-Fluoroindol C8H6FN [13514] Fluorochem Nr 006240

7-Fluoroindol C8H6FN [13514] Fluorochem Nr 005411

Acetonitril C2H3N [4105] Fluka Nr 00695 puriss 995 absolut uumlber

Molekularsieb H2O 001 Sdp 82degC d = 0782

Acetonitril C2H3N [4105] Fluka Nr 00709 puriss 995 absolut uumlber

Molekularsieb H2O 0001 Sdp 82degC d = 0782 (fuumlr die Synthese der

Phosphoramidite verwendet)

Acetonitril C2H3N [4105] Roth Nr 88252 995 fuumlr die HPLC Sdp 81-82degC d =

078

Acetylchlorid C2H3ClO [7850] Fluka Nr00990 puriss 990 Sdp 52degC d=1105

Aminomalonsaumlure-diethylester-hydrochlorid C7H13NO4HCl [21165] Fluka Nr

08360 purum gt 990 Smp 165-170degC

Ammoniak NH3 (g) [1703] Linde eingesetzt wie gekauft

Ammoniakloumlsung NH4OH [3505] Merck Nr 105426 32 reinst d = 088

Ammoniumchlorid NH4Cl [5349] Fluka Nr 09702 purum pa 99

Argon Qualitaumlt 48 Linde eingesetzt wie gekauft

Bortrifluorid-Ethyletherat BF3C4H10O [14193] Fluka Nr 15719 purum saumlurefrei

Sdp 128degC d = 113

Bromessigsaumlure-methylester C3H5BrO2 [15298] purum gt 970 Sdp 144-145degC

d=1664

Celite-Filtergel Fluka Nr 22139 Filterhilfsmittel leicht gegluumlht

Chloroform-d1 CDCl3 [12037] Deutero GmbH 998 Atom D stabilisiert mit Silber

Cyclohexen C6H10 [8215] Fluka Nr 29240 purum 99 stabilisiert mit ~001

26-Di-tert-butyl-p-kresol Sdp 81-84degC d = 081

Deuteriumoxid D2O Deutero GmbH 999 Atom D

Diethylether C4H10O [7412] Fluka Nr 31685 puriss 995 uumlber Molekularsieb

stabilisiert mit 26-Di-tert-butyl-p-kresol Sdp 35-36degC d = 0713

Diethylpyrocarbonat (DEPC) C6H10O5 [16214] Fluka Nr 32490 purum 97

Sdp 160-163degC d = 112

10 Experimenteller Teil 118

Diisopropylamin C6H15N [10119] Aldrich Nr 47122-4 995 d = 0722

Diisopropylethylamin (Huumlnigs Base DIPEA) C8H19N [12925] Aldrich Nr D12580-6

99 Sdp 127degC d = 0742

Dimethylsulfoxid-d6 (DMSO-d6) C2D6OS [8413] Groupe C E Saclay

998 Atom D

Dinatriumhydrogenphosphat Dodecahydrat Na2HPO412H2O [35814] Fluka Nr

71650 puriss pa kristallisiert

Dioxan C4H8O2 [8811] Riedel-de Haeumln Nr 33147 fuumlr Analyse 995

Essigsaumlure C2H4O2 [6005] Riedel-de Haeumln Nr 33209 998 Sdp 117-118degC

d = 1049

Essigsaumlureanhydrid C4H6O3 [10209] Fluka Nr 45830 puriss pa Sdp 138-140degC

d = 108

Ethanol C2H6O [4607] Riedel-de Haeumln Nr 32205 fuumlr Analyse

Formamidin-acetat CH4N2CldquoH4O2 [10411] Fluka Nr 47690 purum gt 980

Smp 160degC

Indol C8H7N [11715] Fluka Nr 57190 puriss 990 Smp 52-53degC

Isoxasol C3H3NO [6906] Fluka Nr 59948 purum gt 970 Sdp 193-95degC

d=1077

Kaliumhydroxid KOH [5611] Fluka Nr 60370 puriss pa Plaumltzchen 86

Kaliumhydroxid KOH [5611] Fluka Nr 60380 purum Pulver 85

Kupfer Cu [ 6355] Fluka Nr 61141 purum 99

Lithiumchlorid LiCl [4239] Fluka Nr 62480 purum pa

Magnesiumsulfat MgSO4 [12037] Riedel-de Haeumln Nr 13143 reinst getrocknet

Methanol CH4O [3204] Fluka Nr 65542 puriss gt 995 uumlber Molekularsieb

H2O 100 ppm Sdp 64-65degC d = 079

Methanol CH4O [3204] Riedel-de Haeumln Nr 32213 gt 998 max 005 H2O

Sdp 64-65degC d = 0792

Methansulfochlorid CH3ClO2S [11455] puriss 990 Sdp 53-55degC d=1476

Methylenchlorid = Dichlormethan CH2Cl2 [8493] Fluka Nr 66749 puriss gt 995

uumlber Molekularsieb H2O 50 ppm Sdp 40degC d = 1325

Molekularsieb 3 Aring Fluka Nr 69831

Natrium hydrid NaH [2400] Aldrich Nr 223441 purum 95 Smp 800degC

Natriumacetat C2H3O2Na [8203] Acros Nr 14961 techn gt 95

Natriumazid NaN3 [6501] Fluka Nr 71290 purum gt 990

10 Experimenteller Teil 119

Natriumcarbonat Na2CO3 [10599] Merck Nr 106395 mind 995 wasserfrei

Natriumchlorid NaCl [5844] Merck Nr 1540 gt 995

Natriumdihydrogenphosphat Dihydrat NaH2PO42H2O [15601] Fluka Nr 71500

purum pa kristallisiert

Natriumdithionit Na2 O4S2 [17411] Fluka Nr 71699 purum~85

Natriumethoxid C2H5ONa [6805] Fluka Nr 71210 techn gt 95

Natriumhydrogencarbonat NaHCO3 [8401] Fluka Nr 71630 purum gt 98

Natriumhydroxid NaOH [4000] Gruumlssing Nr 12155 99

n-Hexan C6H14 [8617] Fluka Nr 52766 puriss absolut uumlber Molekularsieb H2O

001 Sdp 69degC d = 0659

Palladiumhydroxid auf Kohle (Pearlmanacutes Katalysator) Fluka Nr 75990 puriss 10

Palladium

Phosphorpentoxid P2O5 [14194] Riedel-de Haeumln Nr 04113 985

Phosphortrichlorid PCl3 [13733] Riedel-de Haeumln Nr 04603 99 d = 157

Pyridin C5H5N [7910] Fluka Nr 82704 puriss gt 998 H2O lt 50 ppm uumlber

Molekularsieb Sdp 116degC d = 0983

Pyridin C5H5N [7910] Gruumlssing Nr 13057 gt 995 Sdp 115degC d = 0978 wurde

mind 2h uumlber CaH2 Ruumlckfluszlig gekocht und abdestilliert

Salzsaumlure HCl [3646] Riedel-de Haeumln Nr 30721 pa mind 37

Schwefelsaumlure H2SO4 [9807] Merck Nr 100731 95-97 Sdp 330degC d = 184

Silbernitrat AgNO3 [16988] Fluka Nr 85228 puriss pa 995

Stickstoff N2 [2801] Qualitaumlt 999 Linde eingesetzt wie gekauft

Sulfurylchlorid SO2Cl2 [13497] Aldrich Nr 15776-7 97 Sdp 68-70degC d = 1680

sym-Collidin = 246-Trimethylpyridin C8H11N [12118] Fluka Nr 27690 puriss pa

99 Sdp 170-172degC d = 0914

tert-Butyldimethylchlorsilan (TBDMSCl) 1 M Lsg in THF C6H15ClSi [15073] Fluka

Nr 19904 purum d = 0886

tert-Butyldiphenylchlorosilan (TBDPSCl) C16H19ClSi [27487] Fluka Nr 19938

purum gt 995 Sdp 90degC d=1074

Tetrabutylammoniumfluorid-Lsg (TBAFTHF) C16H36FN [26147] purum~1 M Lsg in

Tetrahydrofuran d=0908

Tetrahydrofuran C4H8O [7211] Fluka Nr 87371 puriss absolut uumlber

Molekularsieb 995

Toluol C7H8 [9214] Fluka Nr 89682 purum 99 Sdp 110-112degC d = 0866

10 Experimenteller Teil 120

Triethylamin (TEA) C6H15N [10119] Fluka Nr 90340 puriss pa gt 995 Sdp

88-89degC d = 0726

Triethylamin Trihydrofluorid C6H15N3HF [16121] Aldrich Nr 34464-8 98

d = 0989

Triethylsilan C6H16Si [11628] Fluka Nr 90550 purum gt 97 Sdp 105-110degC

d = 0732

Trifluormethansulfonsaumluretrimethylsilylester (Trimethylsilyltrifluormethansulfonat

TMSTf) C4H9F3O3SSi [22226] Fluka Nr 91741 purum 98 Sdp(11 mm)

39-40degC d = 1225

Wasserstoff H2 [201] Linde eingesetzt wie gekauft

α-D-Ribofuranose C5H10O5 [15013] Aldrich Nr R175-7 98

Die fuumlr die Abspaltung der Acetylschutzgruppen benoumltigte gesaumlttigte

ammoniakalische Methanolloumlsung wurde durch Einleiten von NH3 (g) in Methanol

(pa) bei ndash78degC fuumlr 30 Minuten hergestellt Die Loumlsung wurde bei ndash20degC aufbewahrt

Fuumlr die Oligonucleotidsynthesen

Acetonitril for DNA-synthesis PerSeptive Biosystems

Acetonitril amidite diluent PerSeptive Biosystems

Capping Reagenz PerSeptive Biosystems

Saumlulen mit CPG-Traumlgermaterial PerSeptive Biosystems

Deblock-Mix PerSeptive Biosystems

Oxidizer PerSeptive Biosystems

Phosphoramidite PerSeptive Biosystems

Sephadex PD10 Saumlulen mit G25 Material Amersham Pharmacia Biotech

1016 Eingesetzte Pufferloumlsungen

a) Fuumlr die Anionenaustausch-HPLC

Puffer A DEPC-Wasser mit LiOH auf pH 80 eingestellt

Puffer B Ansatz wie Puffer A und 4239 g (1 mol) Lithiumchlorid

10 Experimenteller Teil 121

b) Fuumlr die Aufnahme der UV-Schmelzkurven und CD-Spektren

Fuumlr die Aufnahme der UV-Schmelzkurven und die CD-spektroskopischen

Untersuchungen der Oligonukleotide wurde folgendes Puffersystem eingesetzt

140 mM Natriumchlorid (204 g NaCl) 10 mM Dinatriumhydrogenphosphat

Dodecahydrat (895 mg Na2HPO412H2O) und 10 mM

Natriumdihydrogenphosphat Dihydrat (390 mg NaH2PO42H2O) Nach Auffuumlllen

mit Wasser auf 250 ml wurde die angesetzte Loumlsung durch Zugabe von

Salzsaumlure (01 N) auf einen pH-Wert von 70 eingestellt Das verwendete Wasser

war mit Diethylpyrocarbonat (DEPC) vorbehandelt Dazu wurde eine 01 ige

Loumlsung angesetzt uumlber Nacht bei RT stehen gelassen und anschlieszligend 30

Minuten autoklaviert

10 Experimenteller Teil 122

102 Liste der synthetisierten Verbindungen

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-46-difluorindol 41

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-4-fluorindol 86

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-5-fluorindol 93

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-6-fluorindol 104

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-7-fluorindol 114

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-9-deaza-purin 67

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-indol 123

1-(2acute-desoxy-5`-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol

39

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-

fluorindol 85

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-

fluorindol 92

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-

fluorindol 103

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-

46-difluorindol 40

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 113

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-

indol 122

10 Experimenteller Teil 123

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-

deaza-purin 66

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol 84

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol 91

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol

102

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol

112

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 121

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin

130

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol 38

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol 83

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol 90

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-chloro-9-deaza-purin 128

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol 101

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol 111

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin 129

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 120

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 4-fluorindol

82

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-fluorindol

100

10 Experimenteller Teil 124

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 46-

difluorindol 37

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]-indol 119

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-chloro-9-

deaza-purin

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(5-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 5-fluorindol

89

1-[2acute-Desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 7-fluorindol

110

1acute-Desoxy-1acute-( 46-difluorindolyl )-β-D-ribofuranose 42

1acute-Desoxy-1acute-( 5-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 94

1acute-Desoxy-1acute-( 6-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 105

1acute-Desoxy-1acute-( 7-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 115

1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 48

1acute-Desoxy-1acute-( 9-deaza-purindolyl )-β-D-ribofuranose 68

1acute-Desoxy-1acute-( indolyl )-β-D-ribofuranose 124

1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose 49

1acute-Desoxy-5acute-O-(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 60

1-Desoxy-D-ribofuranose 75

235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose 74

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 46

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 9-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 47

10 Experimenteller Teil 125

35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid 36

35-Di-p-toluoyl-1-methyl-2-desoxy-D-ribofuranosid 35

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 5-fluorinolyl )

-szlig-D-ribofuranose 57

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 6-fluorinolyl )

-szlig-D-ribofuranose 58

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 46-

difluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 54

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-fluorinolyl )

-szlig-D-ribofuranose 59

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( inolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 55

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-N-purinolyl

) -szlig-D-ribofuranose 63

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 9-deaza-

purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 72

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- (44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 4-fluorinolyl ) -

szlig-D-ribofuranose 56

3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

10 Experimenteller Teil 126

3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

3-O-(2-Cyanethoxydiisopropylphosphin)-1-desoxy-5-O-(44acute-dimethoxy-

triphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-D-ribofuranose 79

46-Difluorindol 29

46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

4-Fluorindol 27

4-Fluorindol-2-carbonsaumlure 81

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 46-difluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 51

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 6-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 106

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 7-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 116

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 132

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( inolyl ) -szlig-D-ribofuranose 125

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

4-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 87

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

5-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 96

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

6-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 107

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

46-difluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 52

10 Experimenteller Teil 127

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

7-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 117

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

inolyl ) -szlig-D-ribofuranose 126

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 70

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

4-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 88

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

5-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 97

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

6-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 108

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

46-difluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 53

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

7-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 118

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

inolyl ) -szlig-D-ribofuranose 127

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

7-N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 62

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 71

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 4-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 50

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 5-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 95

10 Experimenteller Teil 128

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-

N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 61

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-1-desoxy-D-ribofuranose 76

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 78

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 77

6-Chloro-9-deaza-purin 32

6-Fluorindol 28

6-Fluorindol-2-carbonsaumlure 99

Methyl-2-azido-1-o-fluorobenzoyl-propenoat 80

Methyl-2-azido-1-p-fluorobenzoyl-propenoat 98

Methyl-46-difluorindol-carboxylat 26

Methyl-4-fluorindol-carboxylat 24

Methyl-6-fluorindol-carboxylat 25

10 Experimenteller Teil 129

103 Darstellung und Eigenschaften der Einzelverbindungen

Uumlbersicht

Darstellung des 4-Fluoroindol-Nukleosids 49 und des entsprechenden

Phosphoramidit 56

Darstellung des 5-Fluoroindol-Nukleosids 94 und des entsprechenden

Phosphoramidit 57

Darstellung des 6-Fluoroindol-Nukleosids 105 und des entsprechenden

Phosphoramidit 58

Darstellung des 46-Difluoroindol-Nukleosids 51 und des entsprechenden

Phosphoramidit 54

Darstellung des 7-Fluoroindol-Nukleosids 115 und des entsprechenden

Phosphoramidit 59

Darstellung des Indol-Nukleosids 124 und des entsprechenden

Phosphoramidit 55

Darstellung des 7-N-Purin-Nukleosids 48 und des entsprechenden

Phosphoramidit 63

Darstellung des 9-Deaza-purin-Nukleosids 68 und des entsprechenden

Phosphoramidit 72

10 Experimenteller Teil 130

Methyl-2-azido-1-o-fluorobenzoyl-propenoat 80

OCH3

N3

O

C10H8FN3O2 22119 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Die Loumlsung aus 286 ml (154 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol und 60

ml abs Methanol wurde auf ndash20degC abgekuumlhlt Eine Loumlsung aus 408 g (33 mmol) 2-

Fluorobenzaldehyd und 155 g (135 mmol) Methylazidoacetat in 34 ml abs Methanol

wurde uumlber 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsmischung wurde 2 Stunden bei ndash

20degC und uumlber Nacht bei +4degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde die heterogene

Mischung auf Eis (ca 200 ml) gegossen und gelassen bis Temperatur 5-10degC wird

Der weiszlige Feststoff wurde abgesaugt und Filterkuchen mit Wasser gewaschen Das

Produkt muss aufgrund seiner Instabilitaumlt sofort weiter umgesetzt werden

DC Rf=081 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

823 ( m 1H 4H ) 747 ( m 1H 6H ) 734 ( m 2H 3H 5H ) 700 ( s

1H 7H ) 388 ( s 3H OCH3 )

ESI(+) mz 2238 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 5430 H 365 N 1900

Gefunden C 5410 H 362 N 1900

10 Experimenteller Teil 131

Methyl-4-fluorindol-carboxylat 24

NH

COOMe

C10H8FNO2 19317 gmol

F

Das Rohprodukt Methyl-2-azido-1-o-fluorobenzoyl-propenoat wurde in 200ml Xylen

geloumlst und zwei Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet Der Ansatz wurde nun tropfenweise zu 200 ml

refluxierendem Xylen gegeben Die Reaktionsmischung wurde ca 4 Stunden

refluxiert bis kein N2 mehr entweicht Anschlieszligend wurde am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 423g ( 667 ) uumlber zwei Schritte

DC Rf=063 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1229 ( s 1H NH ) 735 ( m 2H 6H 7H ) 717 ( s 1H 3H ) 686 (

m 1H 5H) 392 (s 3H OCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 629 MHz DMSO-d6 )

16318 ( C=O ) 16211 ( C2 ) 15938 ( C6 ) 13803 ( C8 ) 12855 ( C9

) 124 36 ( C7 ) 11043 ( C5 ) 10875 ( C3 ) 9860 ( C4 ) 5247 (

OCH3 )

ESI(+) mz 1938 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 132

4-Fluorindol-2-carbonsaumlure 81

NH

COOH

C9H6FNO2 17915 gmol

F

417 g ( 216 mmol ) Methyl-6-fluoroindol-2-carboxylat wurde in 350 ml 2 N NaOH-

Loumlsung geloumlst Die Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Ruumlckfluss erhitzt Die

Reaktionsloumlsung wurde auf 0degC abgekuumlhlt und mit einer aumlquivalenten Menge

konzentrierter Salzsaumlure neutralisiert Die Loumlsung darf sich dabei nicht erwaumlrmen

Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten der abgesaugt und mit Eiswasser

gewaschen wurde

Ausbeute 395 g ( 98 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1209 (s 1H NH ) 729-719 ( m 2H 6H 7H ) 795 ( m 1H 3H )

339 (bs 1H COOH )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12077 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 1776 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 133

4-Fluorindol 27

NH

C8H6FN 13514 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

223 g (125 mmol) der 4-Fluorindol-2-carbonsaumlure wurden in 200 ml N-

Methylpyrrolidon geloumlst und mit 317 g (500 mmol) Kupferpulver versetzt Die

Reaktionsmischung wurde uumlber 12 Stunden bei 240degC gekocht Ein Argonstrom

wurde langsam und kontinuierlich durchgeleitet Anschlieszligend wurde die

Reaktionsmischung abgekuumlhlt und uumlber Celite filtriert Der Filterkuchen wurde mit

Ether gewaschen Das Filtrat wurde mit 500 ml Wasser versetzt und die Loumlsung vier

Mal mit Ether extrahiert Die organischen Extrakte wurden ein Mal mit Wasser und

ein Mal mit Brine gewaschen Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff

erhalten

Ausbeute 097 g ( 58 )

DC Rf=040 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

1141 ( bs 1H NH) 739 ( m 1H 2H ) 723 ( m 1H 7H ) 705 ( m

1H 6H) 676 ( m 1H 5H ) 649 ( d 1H 3H )

ESI(-) mz 1337( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 7110 H 448 N 1036

Gefunden C 7138 H 464 N 1044

10 Experimenteller Teil 134

35-Di-p-toluoyl-1-methyl-2-desoxy-D-ribofuranosid 35

R=p-Me-C6H4-CO

C22H24O6 38442 gmol

ORO

OR

OMe

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

934g 2-Desoxyribose (70mmol) wurden in 113 ml geloumlst und dazu wurden 19 ml

einer 1-igen methanolischen HCl-Loumlsung (frisch hergestellt aus 034 ml

Acetylchlorid in 20 ml absolutem Methanol) getropft Die Reaktionsmischung wurde

25 Minuten bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 4g NaHCO3 gequencht Die Loumlsung wurde abfiltriert und zur Trockne

eingeengt Der braune Sirup wurde zweimal mit Pyridin coevaporiert Das

Rohprodukt (1-Methyl-2-desoxy-Dribose) wurde in 56 ml abs Pyridin geloumlst und auf

0degC abgekuumlhlt 21 ml (150 mmol) p-Toluoylchlorid wurden innerhalb von 30 Minuten

zugetropft Die Reaktionsmischung wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur geruumlhrt

Anschlieszligend wurde die Loumlsung mit 150 ml Wasser versetzt und drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die organischen Extrakte wurden zwei Mal mit gesaumlttigter

waumlssriger NaHCO3-Loumlsung einmal mit 2N HCl und einmal mit Wasser gewaschen

Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Der orangefarbene Sirup wurde uumlber

Nacht im Oumllpumpenvakuum getrocknet

Ausbeute 2517 g ( 93 ) uumlber zwei Schritte

ESI (+) 4072 (M+Na)+

10 Experimenteller Teil 135

35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid 36

OO

O

O

O

1

23

4

5

6

7

8acute

8

9

9acute

1011 12

13

14

14acute

15

15acute

16

17

Cl

C21H21ClO5 38884 gmol

2517 g ( 655 mmol ) 35-Di-p-toluoyl-1-methyl-2-desoxy-D-ribofuranosid wurden in

40 ml Eisessigsaumlure geloumlst und in 60 ml einer gesaumlttigten Loumlsung von HCl in

Eisessigsaumlure ( frisch vorbereitet auf einem Eisbad von 98 ml Acetylchlorid und 24

ml Wasser in 49 ml Eisessigsaumlure ) langsam zugetropft Das Produkt bildete sich als

weiszliger Niederschlag Der Niederschlag wurde schnell abgesaugt und mit eiskaltem

Ether nachgewaschen Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 167g ( 655 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

798 ( d 2H J=90 Hz 8H 14H ) 788 ( d 2H J=90 Hz 8acuteH 14acuteH )

720 ( d 4H J= 78 Hz 9H 9acuteH 15H 15acuteH ) 640 ( d 1H J=47 Hz

1H ) 550 ( m 1H 3H ) 481 ( m 1H 3H ) 469-450 ( m 2H 5H )

301-270 ( m 2H 2H ) 240 ( s 3H CH3 ) 239 ( s 3H CH3 )

ESI(+) mz 3531 ( M-Cl )-

10 Experimenteller Teil 136

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 4-

fluorindol 82

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

N

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

084 g (62 mmol) 4-Fluorindol wurden in 80 ml abs Acetonitril geloumlst mit 232 mg

(97 mmol) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 289 g (744 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war

Ionenaustauscher wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 286 ( 944 )

DC Rf=029 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

795 ( m 4H HAr ) 745 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 732 -706 ( m 6H HAr

) 682 ( m 1H 5H ) 666 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 645 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=56 Hz J1acuteH 2`Hα=67 Hz 1acuteH ) 572 ( m 1H 3acuteH ) 476 ( m

2H 5acuteH ) 462 ( m 1H 4acuteH ) 289 ( m 1H 2acuteHβ ) 270 ( m 1H 2acuteHα )

247 ( s 3H Ar-CH3 ) 244 ( s 3H Ar-CH3 )

10 Experimenteller Teil 137

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3 )

-12179 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5100 ( M+Na )+

ElAnalyse Berechnet C 7146 H 534 N 287

Gefunden C 7119 H 549 N 303

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol 83

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

N

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

284 g (583 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 4-fluorindol wurden in 200 ml abs Methanol geloumlst und mit 690 ml

(372 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis pH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 108 g ( 74 )

DC Rf=057 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 138

764 ( d 1H J2H3H =34 Hz 2H ) 743 ( d 1H J7H6H=82 Hz 7H ) 712

( m 1H 6H ) 683 ( m 1H 5H ) 657 ( d 1H J2H3H=34 Hz 3H ) 637

( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=62 Hz J1acuteH2acuteHα=76 Hz 1acuteH ) 529 ( d 1H J=41 Hz

3acuteOH ) 489 ( t 1H J= 54 Hz 5acuteOH ) 435 ( m 1H 3acuteH ) 382 ( m

1H 4acuteH ) 353 ( m 2H 5acuteH ) 247 ( m 1H 2acuteHβ ) 241 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

13828 ( d J=448 Hz C4 ) 12592 ( C2 ) 12221 ( C6 ) 11915 ( CAr )

11705 ( CAr ) 106 96 ( C7 ) 10433 ( C5 ) 9913 ( C3 ) 8708 ( C4acute )

8471 ( C1acute ) 7064 ( C3acute ) 6176 ( C5acute ) 4013 ( C2acute )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2500 MHz DMSO-d6 )

-12249 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 2520 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6214 H 562 N 557

Gefunden C 6233 H 580 N 535

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-

fluorindol 84

N

F

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

094 g (375 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol

wurden in 20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt 11 ml (43 mmol) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb

10 Experimenteller Teil 139

von 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde 24 dann Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte

durch FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als

gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 160 g ( 874 )

DC Rf=051 ( CH2Cl2MeOH 991 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

759 ( m 4H HAr ) 752 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 739 ( m 13H HAr )

708 ( m 1H 6H ) 683 ( m 1H 5H ) 650 ( d 1H J= 34 Hz 3H )

641 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=66 Hz J1acuteH2acuteHα=79 Hz 1acuteH ) 540 ( d 1H J=45

Hz 3acuteOH ) 448 ( m 1H 3H ) 393 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( m 2H 5acuteH )

253 ( m 1H 2acuteHβ ) 232 ( m 1H 2acuteHα ) 098 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12247 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 4902 ( M+H )+

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-4-fluorindol 85

N

F

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi 56774 gmol

10 Experimenteller Teil 140

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

157 g (32 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-Ondashtert-buthyldiphenylsilylndashβ-D-erythro-

pentofuranosyl)-4-fluorindol wurden in 75 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf

0degC abgekuumlhlt und mit 5 ml (64 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung wurde

4 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und ein Mal mit

Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 162 g ( 89 )

DC Rf=051 ( n-HexanEtOAc 7525 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

774-712 ( m 13H HAr ) 682 ( m 1H 5H ) 659 ( d 1H J=33 Hz 3H

) 637 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=86 Hz J1acuteH2acuteHα=55 Hz1acuteH) 552 ( m 1H 3acuteH

) 433 ( m 1H 4acuteH ) 388 ( m 2H 5acuteH ) 307 ( s 3H SCH3 ) 272 (

m 2H 2acuteH ) 112 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3 )

-12187 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5683 ( M+H )+

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-4-fluorindol 86

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

N

F

10 Experimenteller Teil 141

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

157 g (28 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-

erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol wurden in 50 ml abs THF geloumlst und mit 104 ml

(104 mmol) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel 1 ChloroformMethanol982

2 ChloroformMethanol955 3 ChloroformMethanol982 Das Produkt wurde als

gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 060 g ( 93 )

DC Rf=047 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

775 ( d 1H J=40 Hz 2H ) 759 ( d 1H J=46 Hz 1acuteH ) 722 ( m 2H

6H 7H ) 691 ( m 1H 5H ) 661 ( d 1H J=40 Hz 3H ) 655 ( m 1H

3acuteH ) 621 ( m 1H 2acuteH ) 493 ( t 1H J=57 Hz 5acuteOH ) 487 ( m 1H

4acuteH ) 367 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-12240 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 2338 ( M+H )+

1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose 49

N

F

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

10 Experimenteller Teil 142

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

102g ( 44 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-4-fluorindol

wurden mit 162g ( 119 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und

in 50 ml eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 549 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 15 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und nochmals 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml

Wasser versetzt und zwei Mal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 079 g ( 68 )

DC Rf=021 ( CH2Cl2 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

766 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 742 ( d 1H J=83 Hz 7H ) 712 ( m 1H

6H ) 684 ( m 1H 5H ) 658 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 588 ( d 1H

J=61 Hz 1acuteH) 534 ( d 1H J=54 Hz 2acuteOH ) 514 ( s 1H 3acuteOH )

502 ( t 1H J=56 Hz 5acuteOH ) 426 ( d 1H J=50 Hz 2acuteH ) 408 ( m

1H 3acuteH ) 393 ( m 1H 4acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2504 MHz DMSO-d6 )

-12253 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2657 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 143

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 4-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 50

N

F

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

035 g (131 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 10 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 027 ml (197 mmol) Triethylamin und 053 g ( 157 mmol )

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 042 g ( 75 )

DC Rf= 055 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

752 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 746-682 ( m 16H HAr ) 655 ( d 1H

J=34 Hz 3H ) 592 ( d 1H J=52 Hz 1acuteH ) 550 ( d 1H J=61 Hz

10 Experimenteller Teil 144

2acuteOH ) 520 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 434 ( m 1H 2acuteH ) 415 ( m

1H 3acuteH ) 406 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 323 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12239 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5704 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 4-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 87

N

F

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

042 g (074 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 4-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin

geloumlst und mit 151 mg ( 089 mmol ) Silbernitrat und 104 ml ( 104 mmol ) einer 1 M

tert-Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

10 Experimenteller Teil 145

semipraumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanEtOAc15)

Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 016 g ( 31 )

DC Rf=054 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

754 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 747-681 ( m 16H HAr ) 659 ( d 1H

J=34 Hz 3H ) 595 ( d 1H J=62 Hz 1acuteH ) 511 ( d 1H J=52 Hz

3acuteOH ) 449 ( m H 2acuteH ) 411 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 374 ( s 6H OCH3

) 330 ( m 2H 5acuteH ) 071 ( s 9H SiC(CH3)3 ) -013 ( s 3H SiCH3 ) -

027 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15810 (d J=414 Hz C4 ) 14434 ( DMTr ) 14217 ( DMTr ) 13614 (

DMTr ) 13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute )7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -506 ( SiCH3 ) 19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12233 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 68434 ( M+H )-

10 Experimenteller Teil 146

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 4-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 88

N

F

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 4-

fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt ( fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- ( 6-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 015g ( 30 )

DC Rf= 051 (n-Hexan Ethylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

757 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 748-683 ( m 16H HAr ) 657 ( d 1H

J=34 Hz 3H ) 590 ( d 1H J=54 Hz 1acuteH ) 539 ( d 1H J=63 Hz

2acuteOH ) 428 ( m H 2acuteH ) 403 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 372 ( s 6H OCH3

) 315 ( m 2H 5acuteH ) 081 ( s 9H SiC(CH3)3 ) -005 ( s 3H SiCH3 ) -

001 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15810 (d J=394 Hz C4 ) 14462 ( DMTr ) 14484 ( DMTr ) 13891 (

DMTr ) 13529 ( DMTr ) 13005 ( CAr ) 12879 ( DMTr ) 12720 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12617 ( DMTr ) 12226 ( DMTr ) 12202 ( CAr )

11801 ( CAr ) 11720 ( CAr ) 11580 ( CAr ) 11390 (CAr ) 9988 (

10 Experimenteller Teil 147

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7328 ( C2acute ) 7185 ( C3acute ) 6304 (

C5acute ) 5507 ( OCH3 ) 2573 (SiC(CH3)3 cedil1734 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -501 ( SiCH3 ) 19F-NMR δ [ ppm] ( 2504 MHz DMSO-d6 )

-12234 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 68468 ( M+H )+

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- (44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 4-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 56

N

F

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 mg (0234 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (4-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 520microl (39 mmol) sym Collidin und 14 microl (018 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 78 microl (035 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

10 Experimenteller Teil 148

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 150 mg ( 73 )

DC Rf=041 032 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

741-653 ( m 36H HAr ) 591 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 462 ( m 2H

3acuteH ) 420 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 351 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 323 ( m 2H 3acuteH ) 262 ( m 4H OCH2 ) 118 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 078 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -022 -024 -046 -

048 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15081 und 14892 ( Verhaumlltnis 1 46 )

ESI(+) mz 90505 ( M+Na )+

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(5-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 5-

fluorindol 89

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

N

F

10 Experimenteller Teil 149

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 g (74 mmol) 5-Fluorindol wurden in 80 ml abs Acetonitril geloumlst mit 266 mg

(111 mmol) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 346 g (89 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde gequencht durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 bis die Reaktionsloumlsung neutral ist Ionenaustauscher

wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 335 ( 93 )

DC Rf=035 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

800 ( d 2H J=80 Hz o-Tol-H ) 791 ( d 2H J=80 Hz oacute-Tol-H )

786 ( m 2H HAr ) 737 ( m 5H HAr ) 692 ( ddd 1H J6H7H=89 Hz

J6H5F=110 Hz J6H4H=21 Hz 6H ) 659 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=61 Hz J1acuteH

2`Hα=68 Hz 1acuteH ) 653 ( d 1H J=31 Hz 2H ) 571 ( m 1H 3acuteH )

461 ( m 1H 4acuteH) 452 ( m 2H 5acuteH) 295 ( m 1H 2acuteHβ ) 270 ( m

1H 2acuteHα ) 246 ( s 3H Ar-CH3 ) 239 ( s 3H Ar-CH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3 )

-12411 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 5098 ( M+Na )+

ElAnalyse Berechnet C 7145 H 538 N 287

Gefunden C 7122 H 550 N 265

10 Experimenteller Teil 150

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol 90

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

N

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

320 g (657 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 5-fluorindol wurden in 250 ml abs Methanol geloumlst und mit 778 ml

(420 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde zwei Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 161 g ( 92 )

DC Rf=056 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

790 ( d 1H J2H3H =32 Hz 2H ) 771 ( m 1H 7H ) 735 ( m 1H 4H

) 703 ( d 1H J6H7H=87 Hz J6H4H=21 Hz J6H5F=102 Hz 6H ) 654 (

d 1H J2H3H=32 Hz 3H ) 640 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=69

Hz 1acuteH ) 532 ( d 1H J=41 Hz 3acuteOH ) 492 ( t 1H J= 52 Hz 5acuteOH

) 440 ( m 1H 3acuteH ) 386 ( m 1H 4acuteH ) 357 ( m 2H 5acuteH ) 257 (

m 1H 2acuteHβ ) 228 ( m 1H 2acuteHα )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 151

-12453 ( m 1F 5F )

ESI(-) mz 2498 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 6214 H 562 N 557

Gefunden C 6232 H 578 N 545

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-

fluorindol 91

F

N

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 g (64 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol wurden in 25

ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 19 ml (73 mmol) tert-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde 24 Stunden bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert und am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

Ausbeute 268 g ( 860 )

DC Rf=023 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

862 ( d 1H J=31 Hz 2H ) 750 ( m 12H HAr ) 695 ( ddd 1H

J6H7H=86 Hz J6H4H=21 Hz J6H5F=101 Hz 6H ) 645 ( m 2H 2H 1acuteH

10 Experimenteller Teil 152

) 544 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 453 ( m 1H 3acuteH ) 405 ( m 1H 4acuteH

) 385 ( m 2H 5acuteH ) 260 ( m 1H 2acuteHβ ) 238 ( m 1H 2acuteHα ) 104 ( s

9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-12476 ( m 1F 5F )

ESI(-) mz 4891 ( M-H )-

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-5-fluorindol 92

N

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi 56774 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

280 g ( 57 mmol ) 1-(2acute-desoxy-5acute-Ondashtert-buthyldiphenylsilylndashβ-D- erythro-

pentofuranosyl)-5-fluorindol wurden in 150 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 89 ml (114 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde vier Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und

einmal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

10 Experimenteller Teil 153

Ausbeute 289 g ( 89 )

DC Rf=020 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz CDCl3 )

755 ( m 4H HAr ) 738-715 ( m 9H HAr ) 684 ( m 1H 6H ) 637 ( d

1H J=30 Hz 3H ) 624 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=72 Hz J1acuteH2acuteHα=62 Hz 1acuteH)

543 ( m 1H 3`H ) 423 ( m 1H 4acuteH ) 371 ( m 2H 5acuteH ) 298 ( s

3H SCH3 ) 261 ( m 2H 2acuteH ) 105 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz CDCl3 )

-12440 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 5679 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6347 H 604 N 247

Gefunden C 6336 H 620 N 239

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-5-fluorindol 93

F

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

190 g (33 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-5-fluorindol wurden in 60 ml abs THF geloumlst und mit 122 (122

mmol) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde zwei Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt

Anschlieszligend wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 3 Chloroform

Methanol982 Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 154

Ausbeute 073 g ( 93 )

DC Rf=046 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

770 ( m 1H 6H ) 742 ( d 1H J=36 Hz 1acuteH ) 733 ( m 1H 2H )

703 ( m 2H 7H 3acuteH ) 652 ( m 2H 4H 2acuteH ) 615 ( d 1H J=31 Hz

3H ) 486 ( t 1H J=54 Hz 5acuteOH ) 480 ( m 1H 4acuteH ) 355 ( m 2H

5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-12444 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 2337 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6694 H 519 N 601

Gefunden C 6680 H 549 N 583

1acute-Desoxy-1acute-( 5-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 94

F

N

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

042 g (18 mmol) 1-(2`3`-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-5-fluorindol

wurde mit 067 g ( 49 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

30 ml eines Gemisches aus AcetonWasser 81 geloumlst Die Loumlsung wurde mit 226 ml

einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die Reaktionsmischung wurde

19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 10 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung gequencht und noch 15

Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 70 ml Wasser versetzt und zweimal

mit 150 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer eingeengt Die Aufreinigung erfolgte

10 Experimenteller Teil 155

durch FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als

farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 025 g ( 52 )

DC Rf=021 ( n-HexanEtOAc 12 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

770 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 740 ( d 1H J=81 Hz 7H ) 712 ( m 1H

6H ) 684 ( m 1H 4H ) 652 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 578 ( d 1H

J=62 Hz 1acuteH) 530 ( d 1H J=54 Hz 2acuteOH ) 518 ( s 1H 3acuteOH )

504 ( t 1H J=56 Hz 5acuteOH ) 436 ( d 1H J=50 Hz 2acuteH ) 409 ( m

1H 3acuteH ) 391 ( m 1H 4acuteH ) 362 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2504 MHz DMSO-d6 )

-12454 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2657 ( M-H )-

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 5-fluorindolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 95

F

N

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

035 g (131 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(5-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurde in 10 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 027 ml (197 mmol) Triethylamin und 053 g (157 mmol)

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

10 Experimenteller Teil 156

durch Zugabe von 3 ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 054 g ( 72 )

DC Rf= 045 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

761 ( m 1H HAr ) 759 ( d 1H J=30 Hz 2H ) 740-722 ( m 11H HAr

) 683 ( m 4H HAr ) 649 ( d 1H J=30 Hz 3H ) 591 ( d 1H J=60

Hz 1acuteH ) 549 ( d 1H J=62 Hz 3acuteOH ) 518 ( d 1H J=64Hz 2acuteOH )

435 ( m 1H 2acuteH ) 428 ( m 1H 3acuteH ) 407 ( m 1H 4acuteH ) 373 ( s

6H OCH3 ) 322 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-12455 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 5702 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 5-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 96

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

05 g (09 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(5-fluorindolyl)

-szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und

10 Experimenteller Teil 157

mit 187 mg (11 mmol) Silbernitrat und 13 ml (13 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das

Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc1018)

Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 019 g ( 32 )

DC Rf=041 ( n-Hexan Ethylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

773 ( m 2H HAr ) 755-739( m 11H HAr ) 691 ( m 4H HAr ) 689 (

d 1H J=31 Hz 3H ) 604 ( d 1H J=62 Hz 1acuteH ) 513 ( d 1H J=57

Hz 3acuteOH ) 460 ( m H 2acuteH ) 427 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 378 ( s 6H

OCH3 ) 342 ( m 2H 5acuteH ) 128 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 103 ( s 3H

SiCH3 ) 099 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-12437 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 6840 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 158

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 5-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 97

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

F

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (6-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (5-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 018g ( 30 )

DC Rf= 039 (n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750( m 2H HAr ) 737-717 ( m 11H HAr ) 680 ( m 4H HAr ) 645 (

d 1H J=31 Hz 3H ) 585 ( d 1H J=61 Hz 1acuteH ) 523 ( d 1H J=56

Hz 2acuteOH ) 429 ( m H 2acuteH ) 423 ( m 1H 3acuteH ) 396 ( m 1H 4acuteH )

368 ( s 6H OCH3 ) 327 ( m 2H 5acuteH ) 077 ( s 9H SiC(CH3)3 ) -

018 ( s 3H SiCH3 ) -033 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-12432 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 6842 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 159

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 5-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 57

N

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 mg (0234 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O- tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (5-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 520microl (39 mmol) sym Collidin und 14 microl (018 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 78 microl (035 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde dreimal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 147 mg ( 71 )

DC Rf=038042( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 160

766-737 ( m 28H HAr ) 700 ( m 8H HAr ) 611 ( d J=76 Hz 2H

1acuteH ) 444 ( m 2H 3acuteH ) 407 ( m 2H 2acuteH ) 395 391 ( s 12H

OCH3 ) 348 ( m 6H 5acuteH CH2CN ) 285 ( m 2H 4acuteH ) 270 ( m 4H

OCH2 ) 136 ( m 12H CH(CH3)2 ) 090 085 ( m 18H SiC(CH3)3 )

024 -001 -023 -026 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz CDCl3 )

15141 und 14863 ( Verhaumlltnis 1 37 )

MALDI mz 9083 ( M+Na )+

Methyl-2-azido-1-p-fluorobenzoyl-propenoat 98

OCH3

N3

O

F

C10H8FN3O2 22119 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Die Loumlsung aus 286 ml (154 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol und 60

ml abs Methanol wurde auf ndash20degC abgekuumlhlt Eine Loumlsung aus 408 g ( 33 mmol ) 4-

Fluorbenzaldehyd und 155 g ( 135 mmol ) Methylazidoacetat in 34 ml abs Methanol

wurde uumlber 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsmischung wurde zwei Stunden bei

ndash20degC und uumlber Nacht bei +4degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde die heterogene

Mischung auf Eis (ca 200ml) gegossen bis sie eine Temperatur von 5-10degC

erreichte Der weiszlige Feststoff wurde abgesaugt und der Filterkuchen mit Wasser

gewaschen Das Produkt musste aufgrund seiner Instabilitaumlt sofort weiter umgesetzt

werden

DC Rf=081 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

795 ( m 2H 2H 6H ) 726 ( m 2H 3H 2H ) 695 ( s 1H 7H ) 386 (

s 3H OCH3)

13C NMR 16423 ( C=O ) 16027 ( C8 ) 13282 ( C2 ) 13268 ( C6 ) 12940 ( C1

) 124 80 ( C4 ) 12335 ( C7 ) 11570 ( C3 ) 11536 ( C5 ) 5301 (

OCH3 )

10 Experimenteller Teil 161

19F-NMR δ [ppm] (2354 MHz DMSO-d6 )

-11071 ( s 1F p-F )

ESI(+) mz 2421 ( M+Na )+

Methyl-6-fluorindol-carboxylat 25

NH

COOMe

F

C10H8FNO2 19317 gmol

Das Rohprodukt Methyl-2-azido-1-p-fluorobenzoyl-propenoat wurde in 200ml Xylen

geloumlst und zwei Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet Der Ansatz wurde nun tropfenweise zu 200 ml

refluxierendem Xylen gegeben Die Reaktionsmischung wurde ca vier Stunden

gekocht bis sich das N2 nicht mehr entwickelte Anschlieszligend wurde es am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 467g ( 735 ) uumlber zwei Schritte

DC Rf=068 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1199 ( s 1H NH ) 769 ( dd 1H J=552 Hz J=882 7H ) 716 ( m

2H 3H 4H ) 696 ( m 1H 5H) 387 (s 3H OCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 629 MHz DMSO-d6 )

16318 ( C=O ) 16211 ( C2 ) 15938 ( C6 ) 13803 ( C8 ) 12855 ( C9

) 124 36 ( C7 ) 11043 ( C5 ) 10875 ( C3 ) 9860 ( C4 ) 5247 (

OCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11722 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 1916 ( M+H )-

ElAnalyse Berechnet C 6217 H 414 N 752

Gefunden C 6206 H 406 N 746

10 Experimenteller Teil 162

6-Fluorindol-2-carbonsaumlure 99

NH

COOH

F

C9H6FNO2 17915 gmol

462 g ( 242 mmol ) Methyl-6-fluoroindol-2-carboxylat wurden in 350 ml 2 N NaOH-

Loumlsung geloumlst Die Reaktionsmischung wurde zwei Stunden unter Ruumlckfluss gekocht

Die Reaktionsloumlsung wurde auf 0degC abgekuumlhlt und neutralisiert mit einer

aumlquivalenten Menge konzentrierter Salzsaumlure Die Loumlsung durfte sich dabei nicht

erwaumlrmen Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten der abgesaugt und mit

Eiswasser gewaschen wurde

Ausbeute 429g ( 99 )

DC Rf=033 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1297 ( bs 1H COOH) 1180 ( s 1H NH ) 766 (dd 1H J4H5H=88

Hz J4H6F=55 Hz 4H) 712 ( m 2H 3H 7H ) 651 (ddd 1H

J4H5H=88 Hz J5H6F=97Hz J7H5H=25 Hz 5H )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11786 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 1798 ( M+H )-

10 Experimenteller Teil 163

6-Fluorindol 28

NH

F

C8H6FN 13514 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

345 g (193 mmol) 6-Fluorindol-2-carbonsaumlure wurden in 250 ml N-Methylpyrolidon

geloumlst und mit 49 g (772 mmol) Kupferpulver versetzt Die Reaktionsmischung

wurde uumlber 12 Stunden bei 240degC refluxiert Ein Argonstrom wurde langsam und

kontinuierlich durchgeleitet Anschlieszligend wurde die Reaktionsmischung abgekuumlhlt

und uumlber Celite filtriert Der Filterkuchen wurde mit Ether gewaschen Das Filtrat

wurde mit 500 ml Wasser versetzt und die Loumlsung vier Mal mit Ether extrahiert Die

organischen Extrakte wurden einmal mit Wasser und einmal mit Brine gewaschen

Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und zur

Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 210 ( 81 )

DC Rf=038 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

812 ( bs 1H NH) 759 ( d 1H J2H3H=33 Hz 2H ) 718 ( dd 1H

J4H5H=87 Hz J4H6F=56 Hz 4H ) 707 ( dd 1H J7H5H=22 Hz

J7H6F=102 Hz 7H) 690 ( ddd 1H J4H5H=87 Hz J5H7H=22 Hz

J5H6F=101 Hz 5H ) 654 ( d 1H J2H3H=33 Hz 3H )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3)

-12183 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 1218 ( M+H )-

ElAnalyse Berechnet C 7111 H 444 N 1037

Gefunden C 7120 H 442 N 1050

10 Experimenteller Teil 164

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-

fluorindol 100

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

N F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

155g (115 mmol) 6-Fluorindol wurden in 150 ml abs Acetonitril geloumlst mit 415 mg

(173 mmol) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 536 g (138 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und nochmals 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde gequencht durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 bis die Reaktionsloumlsung neutral ist Ionenaustauscher

wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 520 ( 93 )

DC Rf=030 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

805 ( d 2H J=82 Hz o-Tol-H ) 796 ( d 2H J=82 Hz oacute-Tol-H )

759 ( d 1H J2H3H=33 Hz 2H ) 737 ( dd 1H J7H6F=102 Hz

J7H5H=21 Hz 7H) 730 ( d 2H J=80 Hz m-Tol-H ) 726 ( d 2H

J=80 Hz macute-Tol-H ) 693 ( ddd 1H J4H5H=88 Hz J5H7H=205 Hz

J5H6F=1005 Hz 5H ) 659 ( d 1H J2H3H=33 Hz 3H ) 641 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=60 Hz J1acuteH 2`Hα=72 Hz 1acuteH ) 574 ( m 1H 3acuteH ) 467 ( m

10 Experimenteller Teil 165

2H 5acuteH ) 461 ( m 1H 4acuteH ) 288 ( m 1H 2acuteHβ ) 269 ( m 1H 2acuteHα )

249 ( s 3H Ar-CH3 ) 245 ( s 3H Ar-CH3 )

ESI(+) mz 4888 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 7146 H 534 N 287

Gefunden C 7142 H 553 N 308

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol 101

N F

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

260g (534 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O- (4-methylbenzoyl)-szlig -D- erythro-

pentofuranosyl]- 6-fluorindol wurden in 200 ml abs Methanol geloumlst und mit 631 ml

(341 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde zwei Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 127 g ( 95 )

DC Rf=057 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 166

759 ( d 1H J2H3H =33 Hz 2H ) 752 ( dd 1H J4H5H=87 Hz J4H6F=

56 Hz 4H ) 747 ( dd 1H J7H5H=101 Hz 7H ) 690 ( ddd 1H

J4H5H=87 Hz J5H7H= 22 Hz J5H6F= 101 Hz 5H ) 651 ( d 1H

J2H3H=33 Hz 3H ) 633 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=64 Hz J1acuteH2acuteHα=72Hz1acuteH )

526 ( d 1H J=42Hz 3`OH ) 489 ( t 1H J= 53 Hz 5acuteOH ) 435 ( m

1H 3acuteH ) 381 ( m 1H 4acuteH ) 353 ( m 2H 5acuteH ) 247 ( m 1H 2acuteHβ )

221 ( m 1H 2acuteHα )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12084 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 2499 ( M-H )-

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-

fluorindol 102

N F

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

140g (56 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol wurden in 15

ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 165 ml (64 mmol) tert-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde 24 Stunden bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert und am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

10 Experimenteller Teil 167

Ausbeute 430 g ( 85 )

DC Rf=020 ( n-HexanEtOAc41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

765-715 ( m 14H Ar-H) 682 ( ddd 1H J4H5H=87 Hz J5H7H=22 Hz

J5H6F=101 Hz 5H ) 643 ( d 1H J= 32 Hz 3H ) 620 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=73 Hz 1acuteH ) 525 ( d 1H J=41 Hz 3acuteOH )

465 ( m 1H 3acuteH ) 397 ( m 1H 4acuteH ) 378 ( m 2H 5acuteH ) 257 ( m

1H 2acuteHβ ) 231 ( m 1H 2acuteHα ) 102 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 4902 ( M+H )+

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-6-fluorindol 103

N F

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi56774 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

250g (51 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-6-fluorindol wurden in 100 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf

0degC abgekuumlhlt und mit 8 ml (102 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung wurde

vier Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und einmal mit

Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4 getrocknet

und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

10 Experimenteller Teil 168

Ausbeute 287g ( 99 )

DC Rf=030 ( n-HexanEtOAc 41)

1H-NMR δ [ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

769-720 ( m 14H Ar-H ) 693 ( ddd 1H J4H5H=88 Hz J7H5H=23

Hz J5H6F= 94 Hz 5H ) 632 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=55 Hz J1acuteH2acuteHα=35

Hz1acuteH) 553 ( m 1H 3acuteH ) 434 ( m 1H 4acuteH ) 393 ( dd 1H

J5acuteHα5acuteHβ=114 Hz J4acuteH5acuteHα=32 Hz 5acuteHα ) 384 ( dd 1H J4acuteH5acuteHβ=42

Hz J5acuteHα5acuteHβ=114 Hz5acuteHβ ) 310 ( s 3H SCH3 ) 276 ( m 1H 2acuteHβ )

247 m 1H 2acuteHα ) 114 ( s 9H t-Bu )

13C NMR δ [ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

16118 ( CAr ) 15881 ( C4 ) 13642 ( CAr ) 13558 ( d J=106Hz C6 )

13248 ( CAr ) 12997 ( C8 ) 12792 ( CAr ) 12544 ( C3 ) 12438 ( CAr

) 12169 ( C9 ) 10925 ( C7 ) 9675 ( C2 ) 9645 ( C5 ) 8487 ( C1acute )

8390 ( C3acute ) 8027 ( C4acute ) 7668 ( C5acute ) 6338 ( C2acute ) 3844 ( SCH3 )

2692 ( SiC( CH3)3 ) 1924 ( SiC(CH3)3 )

ESI(+) mz 5685 ( M+H )+

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-6-fluorindol 104

N F

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

270g (48 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-6-fluorindol wurden in 70 ml abs THF geloumlst und mit 176 ( 176

mmol ) einer 1 M Tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde bei 50 C zwei Stunden lang unter Argon geruumlhrt

Anschlieszligend wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel 1

10 Experimenteller Teil 169

ChloroformMethanol982 2ChloroformMethanol9553 ChloroformMethanol982

Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 107g ( 97 )

DC Rf=051 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

755 ( m 2H 2H7H ) 737 ( d 1H J=34 Hz 1acuteH) 703 ( m 1H 4H)

691 ( ddd 1H J4H5H=86 Hz J5H7H=22 Hz J5H6F=99 Hz 5H ) 649 (

m 2H 3H3acuteH ) 613 ( m 1H 2acuteH ) 486 ( t 1H J=56 Hz 5`OH )

478 ( m 1H 4acuteH ) 352 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2501 MHz DMSO-d6 )

-12088 ( m 1F 6F )

ESI(+) mz 2339 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6694 H 519 N 601

Gefunden C 6685 H 534 N 612

1acute-Desoxy-1acute-( 6-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 105

N F

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

102g (44 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-6-fluorindol

wurde mit 162g (119 mmol) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

50 ml eines Gemisches aus Wasser und Aceton im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 549 ml einer 25ndashigen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 15 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und noch 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml

10 Experimenteller Teil 170

Wasser versetzt und dreimal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 079 g ( 68 )

DC Rf=021 ( CH2Cl2 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

758 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 753 ( dd 1H J4H5H=86 HZ J4H6F=56 Hz

4H ) 746 ( dd 1H J7H5H=21 Hz J7H6F=107Hz 7H ) 691 ( ddd 1H

J4H5H=86 Hz J5H7H=21 Hz J5H6F=97 Hz 5H ) 651 ( d 1H J=34 Hz

3H ) 581 ( d1H J=61 Hz 1acuteH ) 530 ( d 1H J=67 Hz 3acuteOH ) 512 (

d 1H J=50 Hz 2acuteOH ) 503 ( t 1H J=53 Hz 5acuteOH ) 419 ( m 1H

2acuteH ) 408 ( m 1H 3acuteH ) 390 ( m 1H 4acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH)

13C NMR δ [ ppm] ( 629 MHz DMSO-d6 )

16001 ( C2 ) 13570 ( C4 ) 126 58 ( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6

) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 ( C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute )

7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6142 ( C5acute )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2501 MHz DMSO-d6 )

-12095 ( s 1F 6F )

ESI(-) mz 2659 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 5842 H 528 N 524

Gefunden C 5833 H 530 N 517

Extinktionskoefizient ε260=6300 cm2mol-1

10 Experimenteller Teil 171

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 6-fluorindolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 106

N F

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

050 g (189 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(6-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurde in 15 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 035 ml (282 mmol) Triethylamin und 068 g (203 mmol)

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 062 g ( 58 )

DC Rf= 061 ( CH2Cl2MeOH 991 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

759-721 ( m 12H HAr ) 693 ( ddd 1H J4H5H=84 Hz J5H7H=20 Hz

J5H6F=93 Hz 5H ) 684 ( m 4H HAr ) 651( d 1H J=32 Hz 3H ) 590

( d 1H J=52 Hz 1acuteH ) 549 ( d 1H J=61 Hz 3acuteOH ) 518 ( d 1H

J=43 Hz 2acuteOH ) 431 ( m 1H 2acuteH ) 415 ( m 1H 3acuteH ) 406 ( m

1H 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 322 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12239 ( m 1F 6F )

ESI(+) mz 5704 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 172

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 6-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 107

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

N F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

050 g (088 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(6-fluorinolyl)

-szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und

mit 180 mg (104 mmol) Silbernitrat und 124 ml (124 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das

Rohrprodukt wurde zweimal mit Toluol coevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc1018)

Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 018 g ( 30 )

DC Rf=054 ( n-HexanEtOAc41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750-686 ( m 17H HAr ) 654 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 592 ( d 1H

J=62 Hz 1acuteH ) 506 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 443 ( m H 2acuteH ) 411

( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 373 ( s 6H OCH3 ) 327 ( m 2H 5acuteH ) 072 ( s

9H SiC(CH3)3 ) -012 ( s 3H SiCH3 ) -026 ( s 3H SiCH3 )

10 Experimenteller Teil 173

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15835 (d J=394 Hz C6 ) 14534 ( DMTr ) 14514 ( DMTr ) 13614 (

DMTr ) 13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -506 ( SiCH3 )

ESI(-) mz 68434 ( M+H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 6-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 108

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

N F

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (6-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

10 Experimenteller Teil 174

Ausbeute 017g ( 28 )

DC Rf=049 ( n-HexanEtOAc41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

752-722 ( m 16H HAr ) 684 ( ddd 1H J4H5H=84 Hz J5H7H=21 Hz

J5H6F=93 Hz 5H ) 653 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 588 ( d 1H J=51 Hz

1acuteH ) 536 ( d 1H J=65 Hz 2acuteOH ) 431 ( m 2H 2acuteH 3acuteH ) 403 (

m 1H 4acuteH ) 374 ( s 6H OCH3 ) 313 ( m 2H 5acuteH) 079 ( s 9H

SiC(CH3)3 ) 005 ( s 3H SiCH3 ) -012 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15605 (d J=394 Hz C6 ) 14539 ( DMTr ) 14524 ( DMTr ) 13600 (

DMTr ) 13570 ( DMTr ) 13030 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7632 ( C4acute ) 7325 ( C2acute ) 7170 ( C3acute )126 70

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10920 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -420 (

SiCH3 ) -486 ( SiCH3 ) 19F-NMR δ [ ppm] ( 2501 MHz DMSO-d6 )

-12079 ( s 1F 6F )

ESI(-) mz 68470 ( M+H )-

10 Experimenteller Teil 175

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 6-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 58

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

N F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 mg (018 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 250 microl (18 mmol) sym Collidin und 8 microl (01 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 65 microl (029 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit wurden

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 147 mg ( 71 )

DC Rf=036 031( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 176

754-671 ( m 36H HAr ) 578 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 454 ( m 2H

3acuteH ) 415 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 349 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 319 ( m 2H 3acuteH ) 272 ( m 4H OCH2 ) 120 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 073 072 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -005 -008 -015 -

032 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15063 und 14874 ( Verhaumlltnis 1 36 )

ESI(-) mz 8847 ( M+H )+

Methyl-46-difluorindol-carboxylat 26

NH

COOMe

F

F

C10H7F2NO2 21116 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Die Loumlsung aus 121 ml (653 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol und 30

ml abs Methanol wurde auf ndash20degC abgekuumlhlt Eine Loumlsung aus 200 g (141 mmol)

24-Difluorbenzaldehyd und 75 g (653 mmol) Methylazidoacetat in 17 ml abs

Methanol wurde uumlber 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsmischung wurde zwei

Stunden bei ndash20degC und uumlber Nacht bei +4degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

heterogene Mischung auf Eis (ca 300 ml) gegossen bis eine Temperatur von 5-10degC

erreicht wurde Der weiszlige Feststoff wurde abgesaugt und Filterkuchen mit Wasser

nachgespuumllt Das Produkt ist instabil und musste gleich verwendet werden Das

Rohprodukt Methyl-2-azido-o-p-difluorobenzoyl-propenoat wurde in 50 ml Xylen

geloumlst und zwei Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet Der Ansatz wurde nun tropfenweise zu 200 ml

refluxierendem Xylen gegeben Die Reaktionsmischung wurde ca 4 Stunden

gekocht bis kein N2 mehr entwickelte Anschlieszligend wurde am Rotationsverdampfer

10 Experimenteller Teil 177

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 217 g ( 73 ) uumlber zwei Schritte

DC Rf=049 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

1236 ( s 1H NH ) 716 ( m 1H 7H ) 704 ( m 1H 3H ) 692 ( ddd

1H J7H5H= 20 Hz J4F5H=83 Hz J6F5H=83 Hz 5H) 389 (s 3H OCH3

)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11665 ( m 1F 6F ) -11420 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2096 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 5688 H 334 N 663

Gefunden C 5704 H 341 N 648

46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

NH

COOH

F

F

C9H5F2NO2 19714 gmol

65 g ( 308 mmol ) Methyl-46-difluoroindol-2-carboxylat wurden in 450 ml 2 N

NaOH-Loumlsung geloumlst Die Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Ruumlckflss

gekocht Die Reaktionsloumlsung wurde auf 0degC abgekuumlhlt und neutralisiert mit einer

aumlquivalenten Menge konzentrierter Salzsaumlure Die Loumlsung darf sich dabei nicht

erwaumlrmen Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten der abgesaugt und mit

Eiswasser gewaschen wurde

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

825 ( bs 1H NH ) 710 ( s 1H 3H ) 702 (dd 1H J7H6F=94Hz

J5H7H=13 Hz 7H ) 691 ( ddd 1H J5H4F= 104 Hz J5H6F=104 Hz

J5H7H=20 Hz 5H) 342 ( bs 1H COOH )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 178

-11691 ( m 1F 6F ) -11482 ( m 1F 4F )

MALDI mz 19792 ( M+H )+

46-Difluorindol 29

NH

F

F

C8H5F2N15313 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

500 g (254 mmol) der 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure wurde in 300 ml N-

Methylpyrrolidon geloumlst und mit 646 g (1016) mmol Kupferpulver versetzt Die

Reaktionsmischung wurde uumlber 12 Stunden bei 240degC gekocht Ein Argonstrom

wurde langsam und kontinuierlich durchgeleitet Anschlieszligend wurde die

Reaktionsmischung abgekuumlhlt und uumlber Celite filtriert Der Filterkuchen wurde mit

Ether gewaschen Das Filtrat wurde mit 500 ml Wasser versetzt und die Loumlsung vier

Mal mit Ether extrahiert Die organischen Extrakte wurden ein Mal mit Wasser und

ein Mal mit Brine gewaschen Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff

erhalten

Ausbeute 194 g ( 50 )

DC Rf= 043 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

735 ( d 1H J=26 Hz 2H ) 704 ( dd 1H J5H7H=21 Hz J7H6F=96 Hz

7H ) 677 ( ddd 1H J7H5H= 21 Hz J4F5H=104 Hz J6F5H=104 Hz 5H)

645 ( d 1H J=20 Hz 3H ) 346 ( bs 1H NH )

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

15960 ( C4 ) 15722 ( C6 ) 13785 ( C5 ) 12667 ( C8 ) 12298 ( C3 )

11678 ( C9 ) 10991 ( C7 ) 9732 ( C2 )

ESI(-) mz 15224 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 179

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 46-

difluorindol 37

OTolO

OTol

C29H25F2NO5 50551 gmol

N F

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 g ( 653 mmol ) 46-Difluorindol wurden in 100 ml abs Acetonitril geloumlst mit 235

mg ( 980 mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 305 g (784 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war

Ionenaustauscher wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 327 g ( 99 )

DC Rf=033 (n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

800 ( d 2H J=82 Hz o-Tol-H ) 786 ( d 2H J=82 Hz oacute-Tol-H )

763 ( d 1H J= 35 Hz 2H ) 753 ( dd 1H J7H6F=96 Hz J7H5H=17 Hz

7H) 750 ( d 2H J= 16 Hz m-Tol-H) 737 ( d 2H J= 82 Hz macute-Tol-

H) ( ddd 1H J7H5H= 17 Hz J4F5H=94 Hz J6F5H=94 Hz 5H) 659 ( m

2H 1acuteH 3H ) 612 ( m 1H 4acuteH ) 455 ( m 2H 3acuteH 5acuteH ) 294 ( m

1H 2acuteHβ ) 270 ( m 1H 2acuteHα ) 241 ( s 3H Ar-CH3) 237 ( s 3H Ar-

CH3)

10 Experimenteller Teil 180

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11900 ( m 1F 6F ) -11801 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5279 ( M+Na )+

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol 38

N F

F

OHO

OH

C13H13F2NO3 26924 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

320g (63 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 46-difluorindol wurden in 220 ml abs Methanol geloumlst und mit 75

ml (405 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 167g ( 98 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

764 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 743 ( dd 1H J5H7H=16 Hz J7H6F=102

Hz 7H ) 688 ( ddd 1H J7H5H= 20 Hz J4F5H=103 Hz J6F5H=103 Hz

5H) 656 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 633 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ= 61Hz

J1acuteH2acuteHα=72 Hz 1acuteH ) 528 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 493 ( 1H J=54

Hz 5acuteOH ) 436 ( m 1H 3acuteH ) 383 ( m 1H 4acuteH ) 354 ( m 2H 5acuteH)

247 ( m 1H 2acuteHβ ) 229 ( m 1H 2acuteHα )

10 Experimenteller Teil 181

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1589 ( d J=496 Hz C4 ) 1538 ( d J=612HzC6 ) 1375 ( C8 )

1270 ( C3 ) 1144 ( C9 ) 982 ( C2 ) 954 ( C5 ) 943 ( C7 ) 876 (

C1acute ) 855 ( C3acute ) 710 ( C4acute ) 621 ( C5acute ) 301 ( C2acute )

ESI(-) mz 2679 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 5800 H 487 N 520

Gefunden C 5828 H 503 N 508

1-(2acute-desoxy-5`-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-

difluorindol 39

N F

F

OTBDPSO

OH

C29H31F2NO3Si 50764 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

15g (56 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol wurden in

20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 16 ml ( 62 mmol ) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurden innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch

FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes

Oumll erhalten

Ausbeute 249 ( 88 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 182

756-729 ( m 12H HAr ) 686 ( ddd 1H J7H5H= 19 Hz J4F5H=103

Hz J6F5H=102 Hz 5H) 647 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 634 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ= 64 Hz J1acuteH2acuteHα=65 Hz 1acuteH ) 535 ( d 1H J=46 Hz 3acuteOH )

443 ( m 1H 3acuteH ) 389 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( m 2H 5acuteH) 249 ( m

1H 2acuteHβ ) 230 ( m 1H 2acuteHα ) 205 ( s 9H t-Bu)

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1557 ( d J=506Hz C4 ) 1548 ( d J=622Hz C6 ) 1415 ( C8 )

1375 ( CAr ) 1358 ( CAr ) 1356 ( CAr ) 1352 ( CAr ) 1330 ( CAr )

1322 ( CAr ) 1298 ( CAr ) 1285 ( CAr ) 1282 ( CAr ) 1281 ( CAr )

1279 ( CAr ) 1275 ( CAr ) 1269 ( C2 ) 1112 ( C9 ) 1031 ( C3 ) 957

( C5 ) 936 ( C7 ) 835 ( C1acute ) 833 ( C4acute ) 653 ( C3acute ) 642 ( C5acute )

360 ( C2acute ) 2573 ( SiC(CH3)3 ) 205 ( SiC(CH3)3 ) 195 (SiC(CH3)3 )

145 (SiC(CH3)3 )

ESI(-) mz 5058 ( M-H )-

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-46-difluorindol 40

N F

F

OTBDPSO

OMs

C30H33F2NO5SSi 58573 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

2 g (394 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl- β- D- erythro-

pentofuranosyl)- 46- difluorindol wurden in 75 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 62 ml (788 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 15 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockene eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und ein

10 Experimenteller Teil 183

Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 228 g ( 99 )

DC Rf=016 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

760-733 ( m 12H HAr ) 692 ( m 1H 5H) 654 ( d 1H J=34Hz 3H

) 645 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ= 63Hz J1acuteH2acuteHα=64Hz 1acuteH ) 544 ( m 1H 3acuteH

) 426 ( m 1H 4acuteH ) 381 ( m 2H 5acuteH) 330 (s 9H SCH3 ) 285 ( m

1H 2acuteHβ ) 273 ( m 1H 2acuteHα ) 099 ( s 9H t-Bu)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2353 MHz DMSO-d6 )

-11902 ( m 1F 6F) -11784 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5861 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6152 H 568 N 239

Gefunden C 6135 H 547 N 243

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-46-difluorindol 41

N F

F

OHO

C13H11F2NO2 25123 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

15 g ( 26 mmol ) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-46-difluorindol wurden in 50 ml abs THF geloumlst und mit 95 (95

mmol) einer 1 M Tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte drei Mal durch FC mit dem Elutionsmittel

10 Experimenteller Teil 184

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 3

ChloroformMethanol982 Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 042 g ( 985 )

DC Rf=052 ( CH3ClMeOH95 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

751 ( dd 1H J=18 Hz 7H ) 743 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 703 ( d

1H J= 13 Hz 1acuteH ) 689 ( ddd 1H J7H5H= 18 Hz J4F5H=103 Hz

J6F5H=102 Hz 5H) 656 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 648 ( m 1H 2acuteH )

613 m 1H 2acuteH ) 613 ( m 1H 3acuteH ) 487 ( t 1H J=54 Hz 5acuteOH )

481 ( m 1H 4acuteH ) 351 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 DMSO-d6 )

-119 17 (m 1F 6F ) -11837 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 2519 ( M+H )+

1acute-Desoxy-1acute-( 46-difluorindolyl )-β-D-ribofuranose 42

N F

F

OHO

HO OH

C13H13F2NO4 28524 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

1 g (40 mmol) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-46-difluorindol

wurde mit 147 g ( 108 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

50 ml eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 50 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 15 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und noch 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml

10 Experimenteller Teil 185

Wasser versetzt und drei Mal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 077 g ( 68 )

DC Rf=016 ( n-HexanEtOAc12 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

765 (d1H J=34Hz 2H ) 741 ( dd 1H J5H7H=17Hz J7H6F=101Hz

7H ) 688 ( ddd 1H J7H5H= 20Hz J4F5H=103Hz J6F5H=103Hz 5H)

658 ( d 1H J= 66Hz 3H ) 582 ( d 1H J=62Hz 1acuteH ) 534 ( d 1H

J=67Hz 2acuteOH ) 514 ( d 1H J=49Hz 3acuteOH ) 506 ( t 1H J=53Hz

5acuteOH ) 423 ( m 1H 2acuteH ) 407 ( m 1H 3acuteH ) 394 ( m 1H 4acuteH ) 362

( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2352 MHz DMSO-d6 )

-11817 ( m 1F 6F) -11913 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2838 ( M+H )+

Extinktionskoefizient ε260=6530

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 46-difluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 51

ODMTrO

HO OH

C34H31F2NO658761gmol

N F

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

054 g (189 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(46-difluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 15

ml abs Pyridin geloumlst und mit 035 ml ( 282 mmol ) Triethylamin und 068 g ( 203

mmol ) 44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde

10 Experimenteller Teil 186

24 Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

Reaktion durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger

NaHCO3-Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die

vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit

Toluol coevaporiert Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 079 g ( 71 )

DC Rf=056 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 734-679 ( m 15H HAr ) 654 ( d 1H J=

25 Hz 3H ) 586 ( d 1H J=50 Hz 1acuteH) 549 ( d 1H J=61 Hz 2acuteOH

) 516 ( d 1H J= 57 Hz 3`OH ) 428 ( m 1H 2acuteH ) 412 ( m 1H 3acuteH

) 404 ( m 1H 4acuteH ) 369 ( s 6H OCH3 ) 321 ( m 2H 5acuteH )

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1585 ( DMTr ) 1453 ( DMTr ) 1377 ( DMTr ) 1359 ( C2 ) 1302 (

DMTr ) 1283 ( C5 ) 1282 ( C7 ) 1272 ( C4 ) 1268 ( C3 ) 1252 (

DMTr ) 1234 ( DMTr ) 1220 ( DMTr ) 1210 ( DMTr ) 1197 ( DMTr )

1186 ( C8 ) 1178 ( DMTr ) 1154 ( C6 ) 1152 ( DMTr ) 1148 ( DMTr

) 1142 ( DMTr ) 1136 ( DMTr ) 1110 ( DMTr ) 1098 ( DMTr ) 1076

( C9 ) 892 ( C1acute ) 873 ( DMTr ) 857 ( DMTr ) 835 ( C4acute ) 732 ( C2acute

) 701 ( C3acute ) 640 ( C5acute ) 551 ( OCH3 )

MALDI mz 61158 ( M+Na )+

10 Experimenteller Teil 187

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 46-difluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 52

N F

F

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H45F2NO6Si 70187 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

033 g (06 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(46-

difluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus

THFPyridin geloumlst und mit 122 mg ( 072 mmol ) Silbernitrat und 084 ml (084 mmol)

einer 1 M tert-Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung

wurde 20 Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

Reaktion durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung

gequencht Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das

Filtrat drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung

erfolgte uumlber praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-

HexanEtOAc51) Das Produkt (slow-Isomer) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 016 g (40 )

DC Rf=054 (n-HexanEthylacetat 41)

1H-NMR δ [ ppm] (400 MHz DMSO-d6 )

753 (d1H J=34 Hz 2H) 740-685 (m 15H HAr) 660 (d 1H J=34

Hz 3H ) 593 (d 1H J=62 Hz 1acuteH) 509 (d 1H J=56 Hz 3acuteOH)

444 (t 1H J= 55 Hz 2acuteH) 410 (m 1H 3acuteH 4acuteH) 373 (s 6H OCH3)

327 (m 2H 5acuteH) 071 (s 9H t-Bu) -012 (s 3H SiCH3) -027 (s 3H

SiCH3)

10 Experimenteller Teil 188

19F-NMR δ [ ppm] (2352 MHz DMSO-d6 )

-11820 (m 1F 6F) -11900 (m 1F 4F)

ESI(-) mz 7004 (M-H)-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 46-difluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 53

N F

F

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute-

(46-difluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (6-fluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 015 g ( 375 )

DC Rf=050 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

758 (d1H J=34 Hz 2H ) 740-659 ( m 15H HAr ) 583 ( d 1H

J=52 Hz 1acuteH ) 539 ( d 1H J=65 Hz 2acuteOH ) 431 ( m 1H 3acuteH )

427 ( m 1H 2acuteH ) 403 ( m 1H 3acuteH 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 314

( m 2H 5acuteH ) 080 ( s 9H t-Bu ) 004 ( s 3H SiCH3 ) -002 ( s 3H

SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2352 MHz DMSO-d6 )

-11818 ( m 1F 6F) -11895 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 7004 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 189

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 46-

difluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 54

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H62F2N3O7PSi 90209 gmol

N F

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

150 mg (021 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (46-difluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml

abs Acetonitril geloumlst und mit 280 microl ( 214 mmol ) sym Collidin und 10 microl (012

mmol) 1-Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf

0degC abgekuumlhlt und 72 microl ( 032 mmol ) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt wurden Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten

bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5

ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt ( ein Gemisch zweier Diastereomere ) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 130 mg ( 68 )

DC Rf=044 029 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

740-674 ( m 32H HAr ) 654 650 ( d 2H J=36 Hz 3H ) 582 579

( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 458 ( m 2H 2acuteH ) 421 ( m 2H 3acuteH ) 398 (

10 Experimenteller Teil 190

m 2H 4acuteH ) 390 373 ( s 12H OCH3 ) 353 ( m 8H 5acuteH CH2CN )

260 ( m 4H OCH2 ) 112 ( m 12H CH(CH3)2 ) 073 064 ( m 18H

SiC(CH3)3 ) -015 -020 -044 -045 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 162 MHz CDCl3 )

15182 und 14893 ( Verhaumlltnis 1 56 )

ESI(+) mz 90272 ( M+H )+

1-[2acute-Desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 7-

fluorindol 110

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

F

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

10 g ( 74 mmol ) 7-Fluorindol wurden in 100 ml abs Acetonitril geloumlst mit 266 mg (

111 mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 345 g ( 89 mmol ) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde geqencht durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 bis die Reaktionsloumlsung neutral ist Ionenaustauscher

wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 358 ( 99 )

DC Rf=039 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

796 ( m 2H HAr ) 786 ( m 2H HAr ) 769 ( d 1H J=33Hz 2H )

743-730 ( m 5H HAr ) 704 ( m 2H HAr ) 670 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=66

Hz J1acuteH 2`Hα=76 Hz 1acuteH ) 663 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 569 ( m 1H

10 Experimenteller Teil 191

3`H ) 457-446 ( m 3H 5`H 4acuteH ) 296 ( m 1H 2`Hβ ) 274 ( m 1H

2`Hα ) 237 ( s 3H Ar-CH3 ) 235 ( s 3H Ar-CH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13204 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 5051 ( M+NH4 )+

ElAnalyse Berechnet C 7146 H 534 N 287

Gefunden C 7135 H 539 N 268

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol 111

F

N

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

355 g (73 mmol) 1-[2acute-Desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 7-fluorindol wurden in 250 ml abs Methanol geloumlst und mit 86 ml (

464 mmol ) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die Reaktionmischung

wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7) gequencht Der

Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 135 g ( 74 )

DC Rf=063 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

773 ( d 1H J =32 Hz 2H ) 740 ( m 1H HAr ) 697 ( m 2H HAr )

651 ( m 2H 3H 1acuteH ) 531 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 485 ( t 1H J=

10 Experimenteller Teil 192

56 Hz 5acuteOH ) 431 ( m 1H 3acuteH ) 372 ( m 1H 4acuteH ) 353 ( m 2H

5acuteH ) 240 ( m 1H 2acuteHβ ) 237 ( m 1H 2acuteHα )

13C NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

13250 ( d J=450 Hz C7 ) 13240 ( C2 ) 12642 ( CAr ) 12305 ( CAr )

12293 ( CAr ) 11997 ( CAr ) 11980 ( CAr ) 11680 ( CAr ) 8710 ( C4acute

) 8607 ( C1acute ) 7071 ( C3acute ) 6183 ( C5acute ) 6047 ( C2acute )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13223 ( m 1F 7F )

ESI(-) mz 2500 ( M-H )-

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 112

F

N

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

099 g ( 394 mmol ) 1-(2acute-Desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol wurden

in 20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 115 ml ( 448 mmol ) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurden innerhalb von

30 Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdamfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch

FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes

Oumll erhalten

Ausbeute 172 g ( 891 )

DC Rf=036 ( n-HexanEtOAc41 )

10 Experimenteller Teil 193

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

766 ( m 5H HAr ) 748-738 ( m 7H HAr ) 710-701 ( m 2H HAr )

660 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=71 Hz 1acuteH ) 655 ( d 1H J=

31 Hz 2H ) 547 ( d 1H J=43 Hz 3acuteOH ) 450 ( m 1H 3acuteH ) 397 (

m 1H 4acuteH ) 377 ( m 2H 5acuteH ) 248 ( m 1H 2acuteHβ ) 239 ( m 1H

2acuteHα ) 104 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13264 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 4902 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 7113 H 659 N 286

Gefunden C 7084 H 683 N 267

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-7-fluorindol 113

F

N

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi56774 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

169 g (345 mmol) 1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-7-fluorindol wurden in 80 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 54 ml ( 69 mmol ) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und

einmal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

10 Experimenteller Teil 194

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 182 g ( 93 )

DC Rf=036 ( n-HexanEtOAc 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

764-759 ( m 5H HAr ) 749-731 ( m 7H HAr ) 710-698 ( m 2H HAr

) 661 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=71 Hz J1acuteH2acuteHα=66 Hz 1acuteH) 653 ( m 1H HAr

) 546 ( m 1H 3acuteH ) 427 ( m 1H 4acuteH ) 374 ( m 2H 5acuteH ) 330 ( s

3H SCH3 ) 293 ( m 1H 2acuteHβ ) 281 ( m 1H 2acuteHα ) 100 ( s 9H t-Bu

)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13256 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 5679 ( M+H )+

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-7-fluorindol 114

F

N

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

178 g (31 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-

erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol wurden in 60 ml abs THF geloumlst und mit 115 ml

( 115 mmol ) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte dreimal durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 3

ChloroformMethanol982 Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 195

Ausbeute 061 g ( 836 )

DC Rf=059 ( CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

743 ( d 1H J=33 Hz 2H ) 738 ( m 1H 1acuteH ) 714 ( m 1H 4H )

701 ( m 2H 5H 6H ) 657 ( m 1H 3H ) 648 ( m 1H 3acuteH ) 618 ( m

1H 2acuteH ) 483 ( m 2H4acuteH 5acuteOH ) 346 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13240 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 2339 ( M+H )+

1acute-Desoxy-1acute-( 7-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 115

F

N

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

048 g ( 21 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-7-fluorindol

wurde mit 077 g ( 57 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

27 ml eines Gemisches aus AcetonWasser 81 geloumlst Die Loumlsung wurde mit 262 ml

einer 25-ige OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die Reaktionsmischung wurde 19

Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 10 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung gequencht und noch 15

Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml Wasser versetzt und

zweimal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 12

Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 196

Ausbeute 035 g ( 63 )

DC Rf=014 ( n-HexanEtOAc 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

780 ( d 1H J=35 Hz 2H ) 744 ( d 1H J=76 Hz 4H ) 705 ( m 2H

5H 6H ) 668 ( d 1H J=35 Hz 3H ) 616 ( d 1H J=58 Hz 1acuteH )

539 ( d 1H J=66 Hz 3acuteOH) 518 ( d 1H J=48 Hz 2acuteOH ) 503 ( t

1H J=53 Hz 5acuteOH ) 433 ( m 1H 4acuteH ) 412 ( m 1H 2acuteH ) 395 (

m 1H 3acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-13213 ( m 1F 7F )

ESI(-) mz 2660 ( M-H )-

Extinktionskoefizient ε260=6510 cm2mol-1

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 7-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 116

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

F

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

020 g (075 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(7-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurde in 10 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 015 ml (11 mmol) Triethylamin und 030 g (089 mmol)

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

10 Experimenteller Teil 197

zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 031 g ( 73 )

DC Rf= 049 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

760 ( d 1H J=31 Hz 2H ) 739 ( m 3H HAr ) 725 ( m 7H HAr )

703 ( m 2H HAr ) 683 ( m 4H HAr ) 659 ( d 1H J=31 Hz 3H )

615 ( d 1H J=48 Hz 1acuteH ) 550 ( d 1H J=58 Hz 2acuteOH ) 520 ( d

1H J=58 Hz 3acuteOH ) 434 ( m 1H 2acuteH ) 414 ( m 1H 3acuteH ) 403 (

m 1H 4acuteH ) 373 ( s 6H OCH3 ) 317 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-13220 ( m 1F 7F )

ESI(-) mz 5684 ( M-H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 117

F

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

030 g (053 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(7-fluorinolyl)

-szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und

mit 108 mg ( 064 mmol ) Silbernitrat und 064 ml ( 064 mmol ) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

10 Experimenteller Teil 198

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das

Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel (n-Hexan EtOAc

CH2Cl274422) Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 013 g ( 36 )

DC Rf=054 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

769 ( d 1H J=33 Hz 2H ) 751-694 ( m 16H HAr ) 668 ( d 1H

J=33 Hz 3H ) 626 ( d 1H J=63 Hz 1acuteH ) 516 ( d 1H J=52 Hz

3acuteOH ) 446 ( m 1H 2acuteH ) 415 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 382 ( s 6H OCH3

) 336 ( m 2H 5acuteH ) 083 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 003 ( s 3H SiCH3 ) -

020 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2834 MHz DMSO-d6 )

-13196 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 7064 ( M+Na )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 118

F

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (4-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

10 Experimenteller Teil 199

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 012g ( 33 )

DC Rf= 051 (n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

758 ( d 1H J=32 Hz 2H ) 736-677 ( m 16H HAr ) 657 ( d 1H

J=32 Hz 3H ) 610 ( d 1H J=54 Hz 1acuteH ) 530 ( d 1H J=63 Hz

2acuteOH ) 430 ( m H 2acuteH ) 421 ( m 1H 3acuteH ) 395 ( m 1H 4acuteH ) 369

( s 6H OCH3 ) 315 ( m 2H 5acuteH ) 073 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 001 ( s

3H SiCH3 ) -007 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13186 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 7065 ( M+Na )+

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 59

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

F

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

110 mg (016 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (7-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 350microl ( 26 mmol ) sym Collidin und 12 microl (016 mmol) 1-

10 Experimenteller Teil 200

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 53 microl (024 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde dreimal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 100 mg ( 704 )

DC Rf=035039 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

772-656 ( m 36H HAr ) 588 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 460 ( m 2H

3acuteH ) 422 ( m 2H 2acuteH ) 385 383 ( s 12H OCH3 ) 375 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 343 ( m 2H 3acuteH ) 282 ( m 4H OCH2 ) 138 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 088 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) 024 006 -020 -028

( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15106 und 14860 ( Verhaumlltnis 1 32 )

ESI(+) mz 8844 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 201

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]-indol

119

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H27NO5 46953 gmol

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

140 g ( 12 mmol ) Indol wurden in 100 ml abs Acetonitril geloumlst mit 432 mg ( 18

mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach wurden

559 g ( 144 mmol ) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben und

noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von Ionenaustauscher

Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war Ionenaustauscher wurde

durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 53 ( 95 )

DC Rf=030 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

801 ( m 2H HAr ) 792 ( m 2H HAr ) 769 ( d 1H J=34 Hz 2H )

740 -733 ( m 6H HAr ) 707( m 2H HAr ) 662 ( m 1H HAr ) 653 (

pt 1H J1acuteH2acuteHβ=56 Hz J1acuteH 2`Hα=67 Hz 1acuteH ) 572 ( m 1H 3acuteH ) 461

( m 2H 5acuteH ) 452 ( m 1H 4acuteH ) 294 ( m 1H 2acuteHβ ) 270 ( m 1H

2acuteHα ) 247 ( s 3H Ar-CH3 ) 244 ( s 3H Ar-CH3 )

ESI(+) mz 5695 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 7118 H 580 N 298

Gefunden C 7438 H 599 N 295

10 Experimenteller Teil 202

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 120

OHO

OH

N

C13H15NO3 23326 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

520 g (111 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]-indol wurden in 300 ml abs Methanol geloumlst und mit 1313 ml ( 708

mmol ) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von Ionenausauscher Dowex-80 (bis pH ca 7) gequencht Der

Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur

Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 250 g ( 97 )

DC Rf=058 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

778 ( m 3H HAr ) 721 ( m 1H HAr ) 717 ( m 1H HAr ) 655 ( d 1H

J =34 Hz 2H ) 642 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=61 Hz J1acuteH2acuteHα=77 Hz 1acuteH )

534 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 493 ( t 1H J= 54 Hz 5acuteOH ) 440 (

m 1H 3acuteH ) 387 ( m 1H 4acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH ) 247 ( m 1H

2acuteHβ ) 224 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1383 ( CAr ) 1286 ( CAr ) 1269 ( C2 ) 1217 ( CAr ) 1205 ( CAr )

1196 ( CAr )1110 ( CAr ) 1031 ( CAr ) 835 ( C1acute ) 823 ( C4acute ) 653 (

C3acute ) 616 ( C5acute ) 361 ( C2acute )

ESI(-) mz 2318 ( M-H )+

10 Experimenteller Teil 203

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 121

N

OTBDPSO

OH

C29H33NO3Si47166 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

148 g ( 634 mmol ) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol wurden in 25 ml

abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC abgekuumlhlt

19 ml ( 73 mmol ) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb von 30 Minuten

zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert und am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

Ausbeute 257 g ( 86 )

DC Rf=060 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

748-733 ( m 12H HAr ) 708 ( m 3H HAr ) 645 ( m 1H HAr ) 640 (

pt 1H J1acuteH2acuteHβ=66 Hz J1acuteH2acuteHα=79 Hz 1acuteH ) 538 ( d 1H J=42 Hz

3acuteOH ) 448 ( m 1H 3acuteH ) 392 ( m 1H 4acuteH ) 374 ( m 2H 5acuteH )

253 ( m 1H 2acuteHβ ) 232 ( m 1H 2acuteHα ) 100 ( s 9H t-Bu )

ESI(-) mz 4862 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 7385 H 705 N 297

Gefunden C 7376 H 707 N 306

10 Experimenteller Teil 204

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-indol 122

N

OTBDPSO

OMs

C30H35NO5SSi 54975 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

232 g (49 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-Ondashtert-butyldiphenylsilylndashβ-D- erythro-

pentofuranosyl)-indol wurden in 100 ml eines Gemisches aus abs Methylenchlorid

Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC abgekuumlhlt

und mit 77 ml (98 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung wurde 4 Stunden

bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 20

ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und ein Mal mit Wasser

extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 25 g ( 93 )

DC Rf=026 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

774-702 ( m 15H HAr ) 652 ( m 1H HAr ) 630 ( m 1H 1acuteH) 545 (

m 1H 3acuteH ) 425 ( m 1H 4acuteH ) 392 ( m 2H 5acuteH ) 305 ( s 3H

SCH3 ) 270 ( m 2H 2acuteH ) 107 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 5499 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6554 H 642 N 255

Gefunden C 6535 H 646 N 238

10 Experimenteller Teil 205

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-indol 123

OHO

N

C13H13NO2 21525 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

175 g (21 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-indol wurden in 40 ml abs THF geloumlst und mit 78 ml ( 78 mmol )

einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde das

Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte drei Mal durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol9822ChloroformMethanol9553ChloroformMethanol982

Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 044 g ( 96 )

DC Rf=054 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

769 ( d 1H J=30 Hz 2H ) 757 ( d 1H J=46 Hz 1acuteH ) 735 ( d 1H

J=33 Hz 7H ) 718 ( m 1H HAr ) 715 ( m 1H HAr )710 ( m 1H HAr

)706 ( m 1H HAr ) 647 ( m 1H 3acuteH ) 615 ( m 1H 2acuteH ) 479 ( t

1H J=57 Hz 5acuteOH ) 478 ( m 1H 4acuteH ) 348 ( m 2H 5acuteH )

ESI(+) mz 2156 ( M+H )+

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1383 ( C8 ) 1287 ( C3acute ) 1286 ( C9 ) 127 2 ( C2acute ) 1269 ( C2 )

1217 ( CAr ) 1205 ( CAr ) 1197 ( CAr ) 1110 ( CAr ) 1031 ( CAr )

9295 ( C1acute ) 803 ( C4acute ) 676 ( C5acute )

10 Experimenteller Teil 206

1acute-Desoxy-1acute-( indolyl )-β-D-ribofuranose 124

N

OHO

HO OH

C13H15NO4 24926 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

039g ( 18 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-indol wurden

mit 066g ( 49 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in 20 ml

eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung wurde mit

17 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 5 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung gequencht und

nochmals 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml Wasser

versetzt und zwei Mal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 018 g ( 40 )

DC Rf=016 ( CH2Cl2 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

758 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 717 ( m 1H HAr ) 714 ( m 1H HAr )710

( m 1H HAr )705 ( m 1H HAr ) 648 ( m 1H HAr ) 603 ( d 1H J=61

Hz 1acuteH) 534 ( d 1H J=54 Hz 2acuteOH ) 514 ( s 1H 3acuteOH ) 502 ( t

1H J=56 Hz 5acuteOH ) 416 ( d 1H J=50 Hz 2acuteH ) 408 ( m 1H 3acuteH )

391 ( m 1H 4acuteH ) 366 ( m 2H 5acuteH )

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 207

1382 ( C8 )1289 ( CAr ) 1284 ( CAr ) 1217 ( CAr ) 1205 ( CAr )

1196 ( CAr ) 1110( CAr ) 1031 ( CAr ) 886( C1acute ) 760 ( C2acute ) 757 (

C4acute ) 706 ( C3acute ) 616 ( C5acute )

ESI(-) mz 2657 ( M-H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( inolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 125

N

ODMTrO

HO OH

C34H33NO6 55163 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

029 g ( 12 mmol ) 1acute-Desoxy-1acute-(indolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Pyridin geloumlst und mit 026 ml ( 19 mmol ) Triethylamin und 049 g ( 144 mmol )

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 045 g ( 71 )

DC Rf= 050 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

762 ( m 16H HAr ) 754 ( d 1H J=33 Hz 2H ) 745-688 ( m 15H

HAr ) 654 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 598 ( d 1H J=51 Hz 1acuteH ) 551 ( d

1H J=61 Hz 2acuteOH ) 523 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 440 ( m 1H 2acuteH

10 Experimenteller Teil 208

) 422 ( m 1H 3acuteH ) 410 ( m 1H 4acuteH ) 378 ( s 6H OCH3 ) 326 (

m 2H 5acuteH)

ESI(+) mz 5519 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( indolyl ) -szlig-D-ribofuranose 126

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H47NO6Si 66589 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

028 g (051 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(indolyl) -szlig-

D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und mit

113 mg (067 mmol) Silbernitrat und 186 ml (186 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanEtOAC61) Das

Produkt (slow-Isomer) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 012 g ( 36 )

DC Rf=054 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

770 ( m 2H HAr ) 763 ( d 1H J=32 Hz 2H ) 755 ( m 2H HAr )

741 ( m 7H HAr ) 716 ( m 2H HAr ) 700 ( m 4H HAr ) 664 ( d 1H

10 Experimenteller Teil 209

J=32 Hz 3H ) 608 ( d 1H J=61 Hz 1acuteH ) 519 ( d 1H J=56 Hz

3acuteOH ) 462 ( m H 2acuteH ) 426 ( m 1H 3acuteH ) 422 ( m 1H 4acuteH ) 387

( s 6H OCH3 ) 341 ( m 2H 5acuteH ) 085 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 001 ( s

3H SiCH3 ) -014 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15810 ( CAr ) 14434 ( DMTr ) 14217 ( DMTr ) 13614 ( DMTr )

13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr ) 12662 (

DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr ) 11661 ( CAr )

11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 ( DMTr ) 8622 (

C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58 ( C7 ) 12527 (

C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 ( C3 ) 8904 (

C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 ( C5acute ) 5547 (

OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 ( SiCH3 ) -506

( SiCH3 )

ESI(+) mz 6658 ( M+H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( indolyl ) -szlig-D-ribofuranose 127

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H47NO6Si 66589 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

inolyl ) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der Synthese

von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute-

(6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 011g ( 32 )

10 Experimenteller Teil 210

DC Rf= 051 (n-HexanEthylacetat 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750 ( m 3H HAr ) 733 ( m 2H HAr ) 722 ( m 7H HAr ) 704 ( m 2H

HAr ) 678( m 4H HAr ) 645 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 585 ( d 1H

J=56 Hz 1acuteH ) 527 ( d 1H J=52 Hz 2acuteOH ) 431 ( m H 2acuteH ) 422

( m 1H 3acuteH ) 392 ( m 1H 4acuteH ) 306 ( s 6H OCH3 ) 306 ( m 2H

5acuteH ) 077 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 011 ( s 3H SiCH3 ) -007 ( s 3H

SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15810 (d J=394 Hz C4 ) 14462 ( DMTr ) 14484 ( DMTr ) 13891 (

DMTr ) 13529 ( DMTr ) 13005 ( CAr ) 12879 ( DMTr ) 12720 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12617 ( DMTr ) 12226 ( DMTr ) 12202 ( CAr )

11801 ( CAr ) 11720 ( CAr ) 11580 ( CAr ) 11390 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7328 ( C2acute ) 7185 ( C3acute ) 6304 (

C5acute ) 5507 ( OCH3 ) 2573 ( SiC(CH3)3 cedil1734 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -501 ( SiCH3 )

ESI(+) mz 6662 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 211

3acute- O -(Cyanethoxydiisopropylphosphin)-1acutedesoxy-5acute-O- (44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (indolyl)

-szlig-D-ribofuranose 55

N

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H64N3O7PSi 86611 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 mg (015 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (inolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 210microl ( 16 mmol ) sym Collidin und 7 microl (009 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 54 microl (024 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 100 mg ( 77 )

DC Rf=037 032 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 212

741-653 ( m 36H HAr ) 591 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 462 ( m 2H

3acuteH ) 420 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 351 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 323 ( m 2H 3acuteH ) 262 ( m 4H OCH2 ) 118 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 078 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -022 -024 -046 -

048 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15138 und 14877 ( Verhaumlltnis 1 46 )

ESI(+) mz 8672 ( M+H )+

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 46

N

NN

N

OAcO

AcO OAc

C16H18N4O737834 gmol

Konventionell Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

150 g (1248 mmol) Purin wurden in 60 ml abs Acetonitril suspendiert und mit 459

ml (1872 mmol) N O-Bis-(trimethylsilyl)-acetamid versetzt Die Reaktionsloumlsung

wurde fuumlr 15 Minuten unter Ruumlckfluss gekocht Nach dem Abkuumlhlen auf

Raumtemperatur wurden 396 g (1248 mmol) 1235-Tetra-O-acetyl-szlig-D-

ribofuranose in 20 ml abs Acetonitril und 285 (1560 mmol)

Trimethylsilyltrifluorsulfonat (TMSOTf) zugesetzt Es wurde 25 Stunden unter

Ruumlckfluss gekocht und anschlieszligend auf Raumtemperatur abgekuumlhlt Die Reaktion

wurde durch Zugabe von 10 ml ges waumlssriger NaHCO3-Loumlsung gequencht und

dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden

uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 982 Das

Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 055 g ( 116 )

10 Experimenteller Teil 213

Mikrowellen unterstuumltzt 095 g (79 mmol) Purin wurden in in 40 ml abs Acetonitril suspendiert und mit 291

ml (1185 mmol) N O-Bis-(trimethylsilyl)-acetamid und 251 g ( 79 mmol ) 1235-

Tetra-O-acetyl-szlig-D-ribofuranose versetzt Die Reaktionsmischung wurde bei 80degC

und 150 W in der Mikrowellenkammer 15 Minuten bestrahlt Nach dem Abkuumlhlen auf

Raumtemperatur wurden 181 ml ( 988 mmol ) Trimethylsilyltrifluorsulfonat

(TMSOTf) zugegeben Die Reaktionsmischung wurde bei 80degC und 150 W in der

Mikrowellenkammer 60 Minuten bestrahlt Nach dem Abkuumlhlen auf Raumtemperatur

wurde die Reaktion durch Zugabe von 10 ml ges waumlssriger NaHCO3-Loumlsung

gequencht und dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 982 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 051 g ( 171 )

DC Rf=037 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

931 ( s 1H 6H ) 905 ( s 1H 2H ) 895 ( s 1H 8H ) 643 ( d 1H

J=60 Hz 1acuteH ) 567 ( m 1H 2acuteH ) 544 ( m 1H 3acuteH ) 441 ( m

3H4acuteH 5acuteH ) 213 ( s 3 H CH3-acetyl ) 208 ( s 3 H CH3-acetyl )

204 ( s 3 H CH3-acetyl )

13C NMR δ [ ppm] ( 689 MHz DMSO-d6 )

17043 ( C=O ) 16992 ( C=O ) 16973( C=O ) 16092 ( C4 ) 15344

( C6 ) 14835 ( C2 ) 14226 ( C8 ) 12426 ( C5 ) 8771 ( C1acute ) 8041

( C2acute ) 7276 ( C3acute ) 6999 ( C4acute ) 6338 ( C5acute ) 2095 ( CH3-acetyl )

2084 ( CH3-acetyl ) 2065 ( CH3-acetyl )

ESI(+) mz 37934 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 214

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 9-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 47

N

NN

N

OAcO

AcO OAc

C16H18N4O7 37834 gmol

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(9-N-purin)-szlig-D-ribofuranose entstand als zweites Isomer bei der Darstellung von 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Konventionell Ausbeute 29 g ( 66 ) Mikrowellen unterstuumltzt Ausbeute 28 g ( 64 )

DC Rf=042 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

926 ( s 1H 6H ) 902 ( s 1H 2H ) 883 ( s 1H 8H ) 637 ( d 1H

J=53 Hz 1acuteH ) 609 ( m 1H 2acuteH ) 567 ( dd 1H J=49 Hz 3acuteH ) 442

( m 2H4acuteH 5acuteH ) 426 ( m 1H 5acuteH ) 214 ( s 3 H CH3-acetyl ) 206

( s 3 H CH3-acetyl ) 201 ( s 3 H CH3-acetyl )

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

17049 ( C=O ) 16991 ( C=O ) 16974( C=O ) 16000 ( C4 ) 15281

( C2 ) 14901 ( C6 ) 14647 ( C8 ) 13476 ( C5 ) 8628 ( C1acute ) 8005

( C2acute ) 7236 ( C3acute ) 7045 ( C4acute ) 6318 ( C5acute ) 2092 ( CH3-acetyl )

2083 ( CH3-acetyl ) 2066 ( CH3-acetyl )

ESI(+) mz 37934 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 215

1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 48

N

NN

N

OHO

HO OH

C10H12N4O4 25223 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutztgas durchgefuumlhrt

151 g (4 mmol) 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

wurden in 60 ml einer Loumlsung aus 048 ml ( 26 ) 54 M NaOMeMeOH und 5950

abs MeOH geloumlst Die Reaktionsmischung wurde 1 Stunde bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von Dowex-80 gequencht

Die Reaktionsmischung wurde filtriert und am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol91 Das Produkt wurde als weiszligen Feststoff erhalten

Ausbeute 098 g ( 97 )

DC Rf=032 (CH2Cl2MeOH 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

941 ( s 1H 6H ) 902 ( s 1H 2H ) 893 ( s 1H 8H ) 598 ( d 1H

J=68 Hz 1acuteH ) 555 ( d 1H J=66 Hz 2acuteOH ) 529 ( d 1H J=43 Hz

3acuteOH ) 526 ( t 1H J=49 Hz 5acuteOH ) 438 ( m 1H 2acuteH ) 422 ( m 1H

3acuteH ) 404 ( m 1H 4acuteH ) 386 ( m 2H 5acuteH )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

16068 ( CAr )15258 ( C2 ) 14798 ( C8 ) 14228 ( C6 ) 12391 ( CAr )

8970 ( C1acute ) 8627 ( C4acute ) 7411 ( C2acute ) 7018 ( C3acute ) 6111 ( C5acute )

ESI(+) mz 25294 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 216

1acute-Desoxy-5acute-O-(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 60

N

NN

N

ODMTrO

HO OH

C31H30N4O6 55459 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutztgas durchgefuumlhrt

050 g (2 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose wurden in 25 ml abs

Pyridin geloumlst und mit 042 ml ( 30 mmol ) Triethylamin und 081 g ( 24 mmol ) 44acute-

Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24 Stunden

bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 3 ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-Loumlsung

versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Das Rohrprodukt wurde zweimal mit Toluol coevaporiert Die Aufreinigung

erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 955 Das Produkt

wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 064 g ( 58 )

DC Rf=048 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 6H ) 890 ( s 1H 2H ) 876 ( s 1H 8H ) 735-679 ( m

13H HAr ) 608 ( d 1H J=74 Hz 1acuteH ) 565 ( d 1H J=62 Hz 2acuteOH

)531 ( d 1H J=62 Hz 3acuteOH ) 479 ( m 1H 2acuteH ) 435 ( m 1H 3acuteH

) 413 ( m 1H4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 324 ( m 2H 5acuteH )

ESI(+) mz 5554 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6714 H 545 N 1010

Gefunden C 6735 H 539 N 1028

10 Experimenteller Teil 217

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 61

N

NN

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C37H44N4O6Si 66885 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

040 g (072 mmol) 1acute-Desoxy-5acute-O-(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-1acute-(7-N-purin)-szlig-

D-ribofuranose wurden in 20 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und mit

150 mg (089 mmol) Silbernitrat und 102 ml (102 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc15)

Das Produkt (slow-Isomer) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 017 g ( 36 )

DC Rf=064 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

925 ( s 1H 6H ) 895 ( s 1H 2H ) 884 ( s 1H 8H ) 741-684 ( m

13H HAr ) 607 ( d 1H J=73 Hz 1acuteH ) 531 ( d 1H J=61 Hz 3acuteOH )

468 ( m 1H 2acuteH ) 425 ( m 1H 3acuteH ) 413 ( m 1H4acuteH ) 373 ( s 6H

OCH3 ) 322 ( m 2H 5acuteH ) 073 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 013 ( s 3H

SiCH3 ) -030 ( s 3H SiCH3 )

10 Experimenteller Teil 218

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15605 ( C2 ) 14539 ( DMTr ) 14524 ( DMTr ) 13600 ( DMTr )

13570 ( DMTr ) 13030 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr ) 12662 (

DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr ) 11661 ( CAr )

11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 ( DMTr ) 8622 (

C1acute ) 7632 ( C4acute ) 7325 ( C2acute ) 7170 ( C3acute )126 70 ( C7 ) 12527 (

C8 ) 12138 ( C6 ) 10920 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 ( C3 ) 8904 (

C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 ( C5acute ) 5547 (

OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 )cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -420 ( SiCH3 ) -486

( SiCH3 )

ESI(+) mz 6914 ( M+Na )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 62

N

NN

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C37H44N4O6Si 66885 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (7-

N-Purin) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der Synthese

von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute-

(7-N-Purin) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 016g ( 33 )

DC Rf=064 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

948 ( s 1H 6H ) 915 ( s 1H 2H ) 914 ( s 1H 8H ) 751-693 ( m

13H HAr ) 601 ( d 1H J=73 Hz 1acuteH ) 522 ( d 1H J=61 Hz 2acuteOH )

473 ( m 1H 2acuteH ) 433 ( m 1H 3acuteH ) 424 ( m 1H4acuteH ) 368 ( s 6H

10 Experimenteller Teil 219

OCH3 ) 321 ( m 2H 5acuteH ) 072 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 012 ( s 3H

SiCH3 ) -032 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15615 ( C2 ) 14590 ( DMTr ) 14543 ( DMTr ) 13613 ( DMTr )

13568 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12827 ( DMTr ) 12719 (CAr ) 12659 (

DMTr ) 12577 ( DMTr ) 12419 ( DMTr ) 12205 ( CAr ) 11664 ( CAr )

11309 ( CAr ) 10877 ( CAr ) 10305 (CAr ) 9987 ( DMTr ) 8632 (

C1acute ) 7634 ( C4acute ) 7326 ( C2acute ) 7172 ( C3acute )126 75 ( C7 ) 12532 (

C8 ) 12143 ( C6 ) 10919 ( C5 ) 10218 ( C9 ) 9717 ( C3 ) 8907 (

C1acute ) 8491 ( C4acute ) 7387 ( C2acute ) 7020 ( C3acute ) 6440 ( C5acute ) 5545 (

OCH3 ) 2607 ( SiC(CH3)3 )cedil1844 ( SiC(CH3)3 ) -419 ( SiCH3 ) -487

( SiCH3 )

ESI(+) mz 6914 ( M+Na )+

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-N-

purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 63

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

N

NN

N

C46H61N6O7PSi 86907 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 mg (015 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (7-N-purinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml

abs Acetonitril geloumlst und mit 200 microl ( 15 mmol ) sym Collidin und 6 microl (007 mmol)

1-Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 51 microl (023 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit wurden

10 Experimenteller Teil 220

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol991 Das Produkt

(ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 80 mg ( 62 )

DC Rf=045 036 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

740-674 ( m 32H HAr ) 654 650 ( d 2H J=36 Hz 3H ) 582 579

( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 458 ( m 2H 2acuteH ) 421 ( m 2H 3acuteH ) 398 (

m 2H 4acuteH ) 390 373 ( s 12H OCH3 ) 353 ( m 8H 5acuteH CH2CN )

260 ( m 4H OCH2 ) 112 ( m 12H CH(CH3)2 ) 073 064 ( m 18H

SiC(CH3)3 ) -015 -020 -044 -045 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 162 MHz CDCl3 )

15241 und 14896 ( Verhaumlltnis 1 36 )

ESI(+) mz 87072 ( M+H )+

3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

HNEtOOC

H2N

C7H10N2O215417 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Eine Loumlsung aus 20g (290 mmol) Isoxazol in Ethanol (80ml) wurde in einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt Dazu wurden langsam 152ml (2M 305 mmol) NaOEt EtOH-

Loumlsung zugetropft Das Reaktionsgemisch durfte sich dabei nicht uumlber 8degC

erwaumlrmen Nun wurde 30 Minuten geruumlhrt und mit 55 ml (100mmol) Essigsaumlure

neutralisiert Die Reaktionsmischung wurde mit 409g (193 mmol) Diethyl-

10 Experimenteller Teil 221

aminomalonat Hydrochlorid und 164g (106 mmol) Natriumacetat versetzt und

weitere 48 Stunden geruumlhrt Nach beendeter Umsetzung wurde das Loumlsemittel am

Rotationsverdampfer abgezogen das Rohrprodukt mit ChloroformWasser extrahiert

uumlber MgSO4 getrocknet und uumlber Kieselgel abgesaugt Die vereinigte organische

Phase wurde am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt

Das orange Oumll wurde in 400ml (05M) NaOEtEtOH-Loumlsung geloumlst und fuumlr 3 Tage

bei RT weitergeruumlhrtDas Reaktionsgemisch wurde durch die Zugabe von 12ml (210

mmol) Essigsaumlure neutralisiert und bis zur Trockne eingeengt Das Rohpodukt

wurde in Chloroform geloumlst und mit ges waumlssriger NaHCO3-Loumlsung gewaschen Die

organische Phase wurde uumlber MgSO4 getrocknet uumlber Kieselgel abgesaugt und am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

Ausbeute 158 g ( 354 )

DC Rf=097 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1055 ( s 1H NH ) 682 ( d 1H J=36 Hz 5H ) 556 ( d 1H J=36 Hz

4H ) 497 ( s 2H NH2 )418 ( q 2H J=71 Hz CH2 ) 121 ( t 3H

J=70 Hz CH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

1597 ( C5 ) 1232 ( C3 ) 1216 ( C2 ) 1147 ( C4 ) 1061 ( C=O )

606 ( CH2 ) 146 ( CH3 )

ESI(+) mz 1547 ( M+H )+

3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

HN

N

HN

O

C6H5N3O 13512 gmol

10 Experimenteller Teil 222

Das Rohprodukt wurde in 150 ml Ethanol geloumlst und mit 166 g (158 mmol)

zugesetzt Die Reaktionsmischung wurde 16 Stunden unter Ruumlckfluss gekocht Das

Produkt entstand als gelber Feststoff

Ausbeute 596 g ( 43 )

DC Rf=058 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1218 ( s 1H 9NH ) 1182 ( s 1H 3NH ) 780 ( s 1H 2H ) 738 ( m

1H 8H ) 635 ( d 1H J=33 Hz 7H )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

15402 ( C=O ) 14506 ( C2 ) 14181 ( C5 ) 12773 ( C6 ) 11820 ( C8

) 10333 ( C7 )

ESI(+) mz 1357 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 5333 H 373 N 3110

Gefunden C 5341 H 343 N 3121

6-Chloro-9-deaza-purin 32

N

N

HN

Cl

C6H4ClN315357 g7mol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

15 g (37 mmol) 3H 5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on wurden mit 40 ml Phospho-

oxichlorid versetzt Die Suspension wurde unter Ruumlckfluss erhitzt bis das Edukt

geloumlst ist und dann wirdweitere 3 Stunden gekocht Die Reaktionsmischung wurde

abgekuumlhlt und auf Eis (ca 200ml) gegossen Nach der Neutralisierung mit NaOH (bis

ca pH 6) wurde die Loumlsung mit EtOAc extrahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt

wurde als weiszliger Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 223

Ausbeute 144 g ( 85 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

1246 ( s 1H NH ) 865 ( s 1H 2H ) 800 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 675

( d 1H J=33 Hz 9H )

ESI(+) mz 1536 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 4693 H 263 N 2736

Gefunden C 4710 H 279 N 2747

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-

chloro-9-deaza-purin 133

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

N

N

N

Cl

C27H24ClN3O550595 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

114 g ( 74 mmol ) 6-Chloro-9-deaza-purin wurden in 130 ml abs Acetonitril geloumlst

mit 267 mg ( 111 mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt

Danach wurden 345 g ( 89 mmol ) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose

zugegeben und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war

Ionenaustauscher wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt wurde als weiszliger

Schaum erhalten

Ausbeute 320 ( 853 )

DC Rf=037 ( CH2Cl2MeOH 982 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 224

866 ( s 1H 2H ) 787 ( m 5H HAr ) 720 -707 ( m 5H HAr ) 665 ( m

1H 1acuteH ) 560 ( m 1H 3acuteH ) 463 ( m 2H 5acuteH ) 455 ( m 1H 4acuteH )

276 ( m 1H 2acuteHβ ) 253 ( m 1H 2acuteHα ) 237 ( s 3H Ar-CH3 ) 233 (

s 3H Ar-CH3 )

MALDI mz 47296 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6410 H 478 N 831

Gefunden C 6426 H 493 N 815

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-chloro-9-deaza-purin 128

OHO

OH

N

N

N

Cl

C11H12ClN3O3 26968 gmol

580 g (115 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 6-chloro-9-deaza-purin wurden mit 100 ml ges NH3Methanol

Loumlsung versetzt Die Reaktionsmischung wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 91

Das Produkt wurde als als weiszliger Feststoff gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 188 g ( 61 )

DC Rf=035 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

867 ( s 1H 2H ) 838 ( d 1H J=34 Hz 8H ) 692 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=75 Hz 1acuteH ) 682 ( d 1H J=34 Hz 9H )

535 ( d 1H J=40 Hz 3acuteOH ) 503 ( t 1H J= 51 Hz 5acuteOH ) 436 (

m 1H 3acuteH ) 386 ( m 1H 4acuteH ) 357 ( m 2H 5acuteH ) 244 ( m 1H

2acuteHβ ) 237 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 225

15222 ( C6 ) 14942 ( C2 ) 14091 ( C5 ) 13441 ( C8 ) 12283 ( C4 )

10290 ( C9 ) 8762 ( C1acute ) 7008 ( C3acute ) 6121 ( C4acute ) 4120 ( C2acute )

3968 ( C5acute )

ESI(+) mz 2708 ( M+H )+

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin 129

OHO

OH

N

N

N

C11H13N3O3 23524 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter H2 durchgefuumlhrt 13 g (48

mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-chloro-9-deaza-purin wurden in 50

ml abs Ethanol geloumlst und mit 10-ige PdH2 versetzt Die Reaktionsmischung

wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

Reaktionsloumlsung durch Celite abgesaugt und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 086 g ( 76 )

DC Rf=024 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

927 ( s 1H 2H )887 ( s 1H 6H ) 810 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 672 (

d 1H J=33 Hz 9H ) 647 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=61 Hz J1acuteH2acuteHα=75 Hz

1acuteH ) 515 ( d 1H J=40 Hz 3acuteOH ) 453 ( t 1H J= 51 Hz 5acuteOH )

386 ( m 1H 3acuteH ) 370 ( m 1H 4acuteH ) 357 ( m 2H 5acuteH ) 240 ( m

1H 2acuteHβ ) 227 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

1494 ( C2 ) 1409 ( C5 ) 1344 ( C8 ) 1228 ( C4 ) 1202 ( C6 )

10 Experimenteller Teil 226

1029 ( C9 ) 876 ( C1acute ) 701 ( C3acute ) 612 ( C4acute ) 412 ( C2acute ) 397 (

C5acute )

MALDI mz 23523 ( M+H )+

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-

purin 130

OTBDPSO

OH

N

N

N

C27H31N3O3Si 47364 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

080 g (34 mmol) 1-(2acute-Desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin wurden

in 20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 10 ml (38 mmol) t-Butyldiphenylsilyl-chlorid wurden innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdamfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch

FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 955 Das Produkt wurde als

gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 122 g ( 76 )

DC Rf=025 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 2H ) 890 ( s 1H 6H ) 807 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 768-

731 ( m 12H HAr ) 669 ( d 1H J=33 Hz 9H ) 660 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=71 Hz J1acuteH2acuteHα=65 Hz 1acuteH ) 548 ( d 1H J=41 Hz 3acuteOH )

432 ( m 1H 3acuteH ) 395 ( m 1H 4acuteH ) 380 ( m 2H 5acuteH ) 285 ( m

1H 2acuteHβ ) 273 ( m 1H 2Hα ) 095 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 4742 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 227

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1507 ( C2 ) 1418 ( C5 ) 1355 ( C8 )1298 ( C4 ) 1375 ( CAr ) 1358

( CAr ) 1356 ( CAr ) 1352 ( CAr )1348 ( C8 ) 1330 ( CAr ) 1322 ( CAr

) 1298 ( CAr ) 1285 ( CAr ) 1282 ( CAr ) 1281 ( CAr ) 1279 ( CAr )

1275 ( CAr ) 1269 ( C2 ) 1112 ( C9 ) 1031 ( C3 ) 957 ( C5 ) 936 (

C7 ) 835 ( C1acute ) 833 ( C4acute ) 653 ( C3acute ) 642 ( C5acute ) 360 ( C2acute )

2573 ( SiC(CH3)3 ) 205 ( SiC(CH3)3 ) 195 (SiC(CH3)3 ) 145

(SiC(CH3)3 )

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-9-deaza-purin 66

OTBDPSO

OMs

N

N

N

C28H33N3O5SSi 55173 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

058 g (12 mmol) 1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-9-deaza-purin wurden in 50 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 19 ml (24 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 5 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und

einmal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 982 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 064 g ( 96 )

DC Rf=035 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 228

902 ( s 1H 2H ) 876 ( s 1H 6H ) 807 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 758-

701 ( m 12H HAr ) 659 ( d 1H J=33 Hz 9H ) 645 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=70 Hz J1acuteH2acuteHα=64 Hz 1acuteH ) 423 ( m 1H 3acuteH ) 386 ( m

1H 4acuteH ) 377 ( m 2H 5acuteH ) 307 ( s 3H SCH3 ) 277 ( m 1H 2acuteHβ )

268 ( m 1H 2Hα ) 085 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 5522 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6095 H 603 N 762

Gefunden C 6076 H 593 N 735

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-9-deaza-purin 67

OHO

N

N

N

C11H11N3O2 21722 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

072 g (13 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-

erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin wurden in 40 ml abs THF geloumlst und mit 484

ml (484 mmol) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte zwei Mal durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 Das Produkt wurde als

gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 026 ( 93 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 4000 MHz DMSO-d6 )

923 ( s 1H 2H ) 886 ( s 1H 6H ) 800 ( d 1H j=33 Hz 8H ) 714 (

m 1H 1acuteH ) 668 ( d 1H J=33 Hz 9H )653 ( m 1H 2acuteH ) 620 ( m

1H 3acuteH ) 494 ( t 1H J=56 Hz 5acuteOH ) 486 ( m 1H 4acuteH )354 ( m

2H 5acuteH )

10 Experimenteller Teil 229

MALDI mz 21853 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6082 H 510 N 1934

Gefunden C 6054 H 525 N 1927

1acute-Desoxy-1acute-( 9-deaza-purindolyl )-β-D-ribofuranose 68

OHO

HO

N

N

N

OH

C11H13N3O4 25124gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

048g (22 mmol) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-9-deaza-purin

wurden mit 080g ( 30 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

30 ml eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 274 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und nochmals 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 10 ml

Wasser versetzt und mehr Mal mit 100 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 024 g ( 36 )

DC Rf=018 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 2H )884 ( s 1H 6H ) 815 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 668 (

d 1H J=33 Hz 9H ) 596 ( d 1H J=63 Hz 1acuteH ) 553 ( s 1H2acuteOH

)532 ( s 1H 3acuteOH ) 525 ( t 1H J= 48 Hz 5acuteOH ) 427 ( m 1H 2acuteH

) 412 ( m 1H 3acuteH ) 398 ( m 1H 4acuteH ) 364 ( m 2H 5acuteH )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 230

15050 ( C2 ) 13988 ( C2 ) 13363 ( C8 ) 12670 ( C5 ) 10822 ( C4 )

10165 ( C9 ) 8987 ( C1acute ) 8564 ( C3acute ) 7448 ( C2acute ) 7018 ( C2acute )

6122 ( C5acute )

ESI(+) mz 2520 ( M+H )+

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(9-deaza-purinolyl) -szlig-D-

ribofuranose 132

ODMTrO

HO

N

N

N

OH

C32H31N3O6 55361gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

030 g (12 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(9-deaza-purinolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 15 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 024 ml ( 18 mmol ) Triethylamin und 049 g ( 145 mmol )

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 48

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

955 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 036 g ( 54 )

DC Rf= 025 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

920 ( s 1H 2H )880 ( s 1H 6H ) 808 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 746-

682 ( m 15H HAr ) 592 ( d 1H J=52 Hz 1acuteH ) 550 ( d 1H J=61

Hz 2acuteOH ) 520 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 434 ( m 1H 2acuteH ) 415 (

10 Experimenteller Teil 231

m 1H 3acuteH ) 406 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 323 ( m 2H

5acuteH)

ESI(+) mz 5544 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 70

ODMTrO

HO

N

N

N

OTBDMS

C38H45N3O6Si66787gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

041 g ( 074 mmol ) 5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 9-deaza-

purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin

geloumlst und mit 151 mg ( 089 mmol ) Silbernitrat und 104 ml ( 104 mmol ) einer 1 M

tert-Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC ( MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc16 )

Das Produkt (slow-Isomer)

Ausbeute 016 g ( 32 )

DC Rf=045 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

921 ( s 1H 2H )878 ( s 1H 6H ) 812 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 747-

681 ( m 13H HAr ) 659 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 595 ( d 1H J=62

Hz 1acuteH ) 511 ( d 1H J=52 Hz 3acuteOH ) 449 ( m 1H 2acuteH ) 411 ( m

10 Experimenteller Teil 232

2H 4acuteH 3acuteH ) 374 ( s 6H OCH3 ) 330 ( m 2H 5acuteH ) 071 ( s 9H

SiC(CH3)3 ) -013 ( s 3H SiCH3 ) -027 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15710 (d J=414 Hz C4 ) 14334 ( DMTr ) 14219 ( DMTr ) 13624 (

DMTr ) 13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -506 ( SiCH3 )

ESI(+) mz 66834 ( M+H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 71

ODMTrO

TBDMSO

N

N

N

OH

C38H45N3O6Si66787gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (9-

deasapurinoyl) -szlig-D-ribofuranose entstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (9-deaza-purinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 015 g ( 32 )

DC Rf=043 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 2H )876 ( s 1H 6H ) 810 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 745-

680 ( m 13H HAr ) 657 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 594 ( d 1H J=62

Hz 1acuteH ) 511 ( d 1H J=52 Hz 3acuteOH ) 448 ( m 1H 2acuteH ) 410 ( m

10 Experimenteller Teil 233

2H 4acuteH 3acuteH ) 373 ( s 6H OCH3 ) 329 ( m 2H 5acuteH ) 070 ( s 9H

SiC(CH3)3 ) -013 ( s 3H SiCH3 ) -025 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15808 (d J=414 Hz C4 ) 14431 ( DMTr ) 14214 ( DMTr ) 13614 (

DMTr ) 13568 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10890 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2608 ( SiC(CH3)3 cedil1832 ( SiC(CH3)3 ) -404 (

SiCH3 ) -510 ( SiCH3 )

ESI(+) mz 66834 ( M+H )-

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 9-

deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 72

ODMTrO

N

N

N

OTBDMSO

PN OCN

C47H62N5O7PSi 86808 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

156 mg (023 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (9-deaza-purinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10

ml abs Acetonitril geloumlst und mit 520microl (39 mmol) sym Collidin und 14 microl (018

mmol) 1-Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf

10 Experimenteller Teil 234

0degC abgekuumlhlt und 78 microl (035 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere)

wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 150 mg ( 73 )

DC Rf=058 050 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

741-653 ( m 36H HAr ) 591 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 462 ( m 2H

3acuteH ) 420 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 351 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 323 ( m 2H 3acuteH ) 262 ( m 4H OCH2 ) 118 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 078 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -022 -024 -046 -

048 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15081 und 14892 ( Verhaumlltnis 1 42 )

ESI(+) mz 86905 ( M+H )+

235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose 74

OBnO

BnO OBn

C26H28O4 40450 gmol

10 Experimenteller Teil 235

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

10 g (24 mmol) 235-Tri-O-benzyl-ribofuranose wurden in 10 ml abs Acetonitril

geloumlst und mit 06 ml (96 mmol) Triethylsilan und 06 ml (48 mmol) BF3OEt2

versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Stunden bei Raumtemperatur unter Argon

geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 10 ml gesaumlttigter

waumlssriger NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde dreimal mit Methylenchlorid

extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und

am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als farbloses Oumll

erhalten

Ausbeute 850 mg (884 )

DC Rf = 049 (CH2Cl2MeOH 991)

1H-NMR [ppm] (270 MHz DMSO-d6)

729 ndash 717 (m 15H Har) 458 ndash 441 (m 6H CH2-benzyl) 409 (m 1H

4H) 389 (m 4H 1H 2H 3H) 350 (m 2H 5H)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

13805 (CAr) 13788 (CAr) 13780 (CAr) 12825 (CAr) 12821 (CAr)

12818 (CAr) 12780 (CAr) 12772 (CAr) 12761 (CAr) 12749 (CAr)

12742 (CAr) 8035 (C4) 7818 (C1) 7642 (C2) 7328 (CH2-benzyl)

7205 (CH2-benzyl) 7166 (CH2-benzyl) 7045 (C3) 6993 (C5)

ESI(+) mz 4222 (M+NH4)+

10 Experimenteller Teil 236

1-Desoxy-D-ribofuranose 75

OHO

HO OH

C5H10O413413 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

39 g (96 mmol) 235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose wurden in 70 ml abs

Ethanol geloumlst und mit 35 ml Cyclohexen und 800 mg Palladiumhydroxid (20) auf

Kohle versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 4 Stunden unter Ruumlckfluss gekocht

Anschlieszligend wurde der Palladium-Katalysator uumlber Celite abfiltriert und das Filtrat

am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt wurde als

farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 123 g (953 )

DC Rf = 022 (CH2Cl2MeOH 91)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

469 (m 2H 2-OH 3-OH) 457 (t J = 57 Hz 1H 5-OH) 396 (m 1H

4H) 383 (m 1H 2H) 374 (q J = 55 Hz 1H 3H) 352 (m 3H 1H 5H)

335 (m 1H 5H)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

8320 (C4) 7199 (C1) 7155 (C2) 7041 (C3) 6176 (C5)

ESI(ndash) mz 1330 (M-H)-

10 Experimenteller Teil 237

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-1-desoxy-D-ribofuranose 76

ODMTrO

HO OH

C26H28O6 43650 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

122 g (91 mmol) 1-Desoxy-D-ribofuranose wurden in 40 ml abs Pyridin geloumlst und

mit 19 ml (19 mmol) Triethylamin und 37 g (109 mmol) 44acute-Dimethoxytriphenyl-

methylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur

unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 3 ml

Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-Loumlsung versetzt Es

wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt

Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte

durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 982 Das Produkt wurde

als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 341 g (859 )

DC Rf = 013 (CH2Cl2MeOH 982)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

742-686 (m 13H HAr) 477 (d J = 45 Hz 1H 2OH) 473 (d J = 62

Hz 1H 3OH) 401 (m 1H 2H) 394 (m 1H 1H) 377 (m 2H 3H 4H)

373 (s 6H OCH3) 360 (dd J = 89 Hz J = 31 Hz 1H 1H) 302 (m

2H 5H)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

10 Experimenteller Teil 238

15802 (DMTr) 14506 (DMTr) 13579 (DMTr) 12970 (DMTr) 12774

(DMTr) 12658 (DMTr) 11314 (DMTr) 8515 (DMTr) 8097 (C4)

7250 (C1) 7224 (C2) 7030 (C3) 6445 (C5) 5501 (OCH3)

ESI(ndash) mz 4352 (M-H)-

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 78

ODMTrO

HO OTBDMS

C32H42O6Si 55076 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

32 g (73 mmol) 5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-1-desoxy-D-ribofuranose

wurden in 60 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und mit 15 g (133

mmol) Silbernitrat und 102 ml (102 mmol) einer 1 M tert-Butyldimethylsilylchlorid-

Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20 Stunden bei

Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Das

entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt

wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

Methylenchlorid als Elutionsmittel Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 243 g (603 )

DC Rf = 043 (CH2Cl2)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

10 Experimenteller Teil 239

740 - 683 (m 13H HAr) 449 (d J = 60 Hz 1H 3OH) 419 (m 1H

2H) 396 (m 1H 1H) 377 (m 2H 3H 4H) 373 (s 6H OCH3) 358

(m 1H 1H) 300 (m 2H 5H) 088 (s 9H SiC(CH3)3) 007 (s 3H

SiCH3) 006 (s 3H SiCH3)

13C-NMR [ppm] (1006 MHz DMSO-d6)

15805 (DMTr) 14509 (DMTr) 13575 (DMTr) 12973 (DMTr) 12778

(DMTr) 12773 (DMTr) 12742 (DMTr) 12651 (DMTr) 11316 (DMTr)

8517 (DMTr) 8092 (C4) 7356 (C1) 7257 (C2) 7024 (C3) 6433

(C5) 5505 (OCH3) 2588 (SiC(CH3)3) 1811 SiC(CH3)3) ndash454

(SiCH3) ndash487 (SiCH3)

ESI(ndash) mz 5494 (M-H)-

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 77

ODMTrO

TBDMSO OH

C32H42O6Si 55076 gmol

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose entstand als Nebenprodukt bei der Darstellung von 5-O-(44acute-

Dimethoxy-triphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-ribofuranose

Ausbeute 11 g (273 )

DC Rf = 064 (CH2Cl2)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

742 - 682 (m 13H HAr) 453 (d J = 47 Hz 1H 2OH) 417 (q J = 44

Hz 1H 2H) 395 (m 1H 1H) 389 (m 1H 3H) 379 (m 1H 4H) 372

10 Experimenteller Teil 240

(s 6H OCH3) 357 (m 1H 1H) 302 (m 2H 5H) 072 (s 9H

SiC(CH3)3) ndash004 (s 3H SiCH3) ndash015 (s 3H SiCH3)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

15807 (DMTr) 14494 (DMTr) 13556 (DMTr) 12968 (DMTr) 12776

(DMTr) 12765 (DMTr) 12661 (DMTr) 11382 (DMTr) 8533 (DMTr)

8142 (C4) 7336 (C1) 7213 (C2) 7177 (C3) 6385 (C5) 5499

(OCH3) 2561 (SiC(CH3)3) 1765 SiC(CH3)3) ndash471 (SiCH3) ndash529

(SiCH3)

ESI(ndash) mz 5493 (M-H)-

3-O-(2-Cyanethoxydiisopropylphosphin)-1-desoxy-5-O-(44acute-dimethoxy-

triphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-D-ribofuranose 79

ODMTrO

OTBDMSO

PCNN

C41H59N2O6PSi 73498 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

200 mg (036 mmol) 5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-

1-desoxy-D-ribofuranose wurden in 11 ml abs Acetonitril geloumlst und mit 480 l (37

mmol) sym Collidin und 15 l (019 mmol) 1-Methylimidazol versetzt Die

Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC abgekuumlhlt und 122 l (054 mmol)

2-Cyanethyl-diisopropylchlorphosphoramidit zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde

15 Minuten bei 0degC und 35 Minuten bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 3 ml gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-Loumlsung

gequencht Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

10 Experimenteller Teil 241

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch pDC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere)

wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 130 mg (478 )

DC Rf = 049 055 (CH2Cl2MeOH 991)

1H-NMR [ppm] (400 MHz CDCl3)

740 ndash 672 (m 34H HAr) 436 430 (q J = 49 Hz J = 53 Hz 2H 2H)

407 (m 2H 1H) 400 (m 4H 3H 4H) 372 371 (s 12H OCH3) 346

(m 6H 1H CH2CN) 328 (m 4H 5H) 253 (m 4H OCH2) 105 (m

12H CH(CH3)2) 085 083 (m 18H SiC(CH3)3) 005 004 002 001

(s 12H SiCH3)

31P-NMR [ppm] (162 MHz CDCl3)

14967 und 14915 (Verhaumlltnis 1 13)

ESI(+) mz 7511 (M+H)+

10 Experimenteller Teil 242

104 Synthesen und Aufreinigung der Oligonukleotides

1041 Eingesetzte Loumlsungen

1041a Hochleistungsfluumlssigkeits-Chromatographie ( HPLC )

Fuumlr RNA-Aufreinigung ( Anionenaustauscher-HPLC )

Puffer A DEPC-Wasser ( pH 80 )

1 ml Diethylpyrocarbonat wurde zu 1000 ml deionisiertem Wasser gegeben und fuumlr

12 Stunden stehen gelassen Die Loumlsung wurde danach mit ges waumlssriger LiOH-

Loumlsung auf pH 80 eingestellt und 60 min bei 121degC autoklaviert

Puffer B 1M LiCl-Loumlsung ( pH 80 )

Es wurden 4239 g LiOH ( 1 mol ) in 1000 ml DEPC-Wasser geloumlst und mit LiOH

oder HCl auf pH 80 eingestellt

1041b UVVIS-Spektroskopie

Phosphatpuffer 100ml des Natriumphosphatpuffers wurden durch Loumlsen von 207 mg

( 0577 mmol ) di-Natriumhydrogenphposphat-Dodecahydrat 66mg ( 0423 mmol )

Natriumhydrogenphosphat und 818 mg ( 140 mmol ) Natriumchlorid in 100 ml

DEPC-Wasser hergestellt Der pH-Wert wurde mit HCl oder NaOH auf pH 70

eingestellt

10 Experimenteller Teil 243

1042 Synthese der Oligonukleotiden

Die RNA-Synthesen wurden im 1micromol Maszligstab an einem Synthesizer der Firma

PerSeptive Biosystems (Modell Expedite 8905) durchgefuumlhrt Die Synthese wird auf

Glaskuumlgelchen mit definierter Porenweite (CPG engl controlled pore glass 500Ǻ

Porengroumlszlige) als fester Phase durchgefuumlhrt Die Standardkupplungszeit von 10 min

fuumlr RNA-Bausteine wurde fuumlr alle modifizierten Nukleotide uumlbernommen Die RNA-

Amiditbausteine wurden in Konzentrationen von 01 M eingesetzt Alle RNA-

Oligonukleotid-Synthesen endeten mit Abspaltung der 5acuteDimethoxytritylgruppe Die

Oligonukleotiden wurden durch Behandlung mit konz AmoniakEthanol 31 (bei

55degC uumlber Nacht) entschuumltzt und vom Traumlger abgespalten Nach Sterilfiltration der

Loumlsung um die Oligonukleotid-Loumlsung vom CPG-Material zu Trennen wurden die

Loumlsungsmittel durch Vakuumzentrifugation in einer SpeedVacR entfernt Zur

Abspaltung der TBDMS-Schutzgruppen wurde der resultierende Feststoff unter

sterilen Bedingungen in Triethylamin-Trihydrofluorid-Loumlsung aufgenommen

(Gasparutto 1992 Westman 1994) Die Suspension wurde 24 Stunden bei

Raumtemperatur stehen gelassen Fuumlr die anschlieszligende Faumlllung des nun

vollstaumlndig entschuumltzten Oligoribonukleotides wurde die Loumlsung mit n-Butanol

versetzt und 30 min bei -80degC gefaumlllt Anschlieszligend wurde bei 12000 rpm fuumlr 30 min

zentrifugiert Nach dieser Zeit wurde der Uumlberstand vorsichtig abdekantiert und das

erhaltene Pellet in 150 microl DEPC-Wasser und 150 microl 1-Methyl-2-pyrrolidinon geloumlst

Die entschuumltzte RNA wurde mittels Anionenaustauscher-HPLC aufgereinigt

105 Aufreinigung und Analytik der Oligonukleotide

1051 Aufreinigung durch Hochdruchfluumlssigkeitschromatographie

Die RNA Oligonukleotide wurden im bdquoTrityl-offldquo-Modus synthetiesirt und mittels

Anionenaustauscher-HPLC aufgereinigt Dazu stand eine HPLC Anlage von JASCO

bestehend aus einer PU-980 Pumpe LG-980-02-Mixer UV-970 Detektor

10 Experimenteller Teil 244

Saumlulenofen und Computer zur Verfuumlgung Als analytische Saumlule wurde eine Dionex

NucleoPacTM PA 100 Saumlule (250x4 mm) mit einer Flussrate von 15 mlmin benutzt

Als praumlparative Saumlule wurde eine Dionex NucleoPacTM PA 100 Saumlule (250x9 mm) mit

einer flussrate von 5 mlmin benutztEs wurden lineare Gradienten (von 0 bis 70

Puffer B in A) verwendet (Puffer A DEPC-Wasser pH 80 Puffer B 1 M LiCl pH 80)

Die Gradienten wurden so gewaumlhlt dass das Oligonukleotid jeweils nach 15-20 min

von der Saumlule eluiert wurde Die UV-Detektion erfolgte bei einer Wallenlaumlnge von 260

nm Nach erfolgter Trennung wurden die Produktfraktionen uumlber Sephadex PD 10

Saumlulen mit G25 Material entsalzt Schlieszliglich wurde die Menge an Oligonukleotid

durch Bestimmung der OD260-Einheiten ermittelt Das Produkt wurde durch MALDI-

Massenspektrometri auf seine Reinheit untersucht

1052 Quantifizierung der Menge an Oligonukleotid

Das Aufgereinigte und entsalzte Oligonukleotid wurde in 10 ml dest Wasser geloumlst

(Wasser mit DEPC behandelt) Es wurden 10 microl entnommen und in einer 10 mm

Quarzkuumlvette mit dest Wasser (Wasser mit DEPC behandelt) auf 1000 microl aufgefuumlllt

Die Extinktion (engl absorbance) oder optische Dichte bei 260 nm wurde gemessen

Der am Geraumlt angezeigte Wert wurde mit dem Verduumlnnungsfaktor (100) multipliziert

Das Ergebnis ist die Ausbeute in OD260-Einheiten Diese laumlsst sich mittels des

molaren Extinktionskoeffizienten in die Konzentration umrechnen

1053 Bestimmung der Extinktionskoeffizienten von Oligonukleotiden

Aus der Summe der bekannten Extinktionskoeffizienten der einzelnen Nukleotide

koumlnnen die molare Extinktionskoeffizienten von Oligonukleotiden abgeschaumltzt

werden Nach Eckstein (Eckstein 1991) gilt naumlherungsweise der folgende

Zusammenhang

10 Experimenteller Teil 245

ε = (88 middot nT + 73 middot nC + 117 middot nG + 154 middot nA) middot 09 [1000 middot cm2 middot mol-1]

n- die Haumlufigkeit der jeweiligen Basen im Oligonukleotid

Eine exaktere Methode zur Bestimmung des molaren Extinktionskoeffizienten

beruumlcksichtigt die Wechselwirkung der Chromophore mit ihren naumlchsten Nachbarn

(Puglisi 1989 Gray 1995) Diese bewirkt dass der Extinktionskoeffizient eines

Dinukleotids nicht der Summe der Einzelnukleotide entspricht Der

Extinktionskoeffizient ergibt sich aus zweimal der Summe aller Oligonukleotide ohne

die beiden endstaumlndigen Nukleotide

(ACGU) = 2 [(AC) + (CG) + (GU) + ] ndash [(C) + (G) + (U) + ]

Baustein RNA Baustein RNA

A 1534 CG 939

C 760 CU 837

G 1216 GA 1292

U 1021 GC 919

AA 1365 GG 1143

AC 1067 GU 1096

AG 1279 UA 1252

AU 1214 UC 890

CA 1067 UG 1040

CC 752 UU 1011

Tabelle 111 Extinktionskoeffizienten fuumlr monomere und dimere Nukleotide bei 260

nm nach Puglisi und Tinoco (1989) sowie Gray et al (1995) Die Werte

gelten fuumlr 25degC pH 70 und eine Ionenstaumlrke von 01

Die Extinktionskoeffizienten der Indol-Nukleoside wurden bestimmt Diese liegen

nahezu beim Wert des C (variieren zwischen 63 bis 653) So wurde in diesen Faumlllen

mit den Werten fuumlr C gerechnet

10 Experimenteller Teil 246

Die Konzentration der Oligonukleotid-Loumlsung folgt aus dem Lambert-Beerschen-

Gesetz

c-die Konzentration in moll

OD260 = ε middot c middot d d- die Schichtdicke der Kuumlvette

OD260-die dimensionslose Extinktion bei 260 nm

106 Aufnahme der UV-Schmelzkurven

Die UV-Schmelzkurven wurden in einem Zweistrahl UV-VIS-Spektralphotometer

Cary 1 der Firma Varian mit Peltier-gesteuertem thermostatisierbarem

Kuumlvettenhalter gemessen Als Puffer diente ein Phosphat-Puffer der

Zusammensetzung 140 mM Natriumchlorid 10 mM Dinatriumhydrogenphosphat und

10 mM Natriumdihydrogenphosphat Die angesetzten Loumlsungen wurden durch

Zugabe der entsprechenden Menge an Salzsaumlure auf den pH-Wert 70 eingestellt

Das verwendete Wasser war mit Diethylpyrocarbonat (DEPC) vorbehandelt Zur

Messung wurde eine Referenzkuumlvette der Schichtdicke 1 cm mit 1 ml des Puffers

gefuumlllt und in den Referenzstrahl gestellt Die Probenkuumlvette gleicher Schichtdicke

wurde mit dem gleichen Puffer befuumlllt und nach Einbringen in den Strahlengang

wurde ein Nullabgleich bei 350 nm durchgefuumlhrt Nun wurde eine Konzentration von

je 2 microM der beiden Straumlnge die den Duplex bilden in die Probenkuumlvette pipettiert

Die notwendigen Konzentrationen wurden nach dem Lambert-Beerschen-Gesetz in

OD260-Einheiten umgerechnet Dazu wurde fuumlr den berechneten

Extinktionskoeffizient des Einzelstranges fuumlr c die gewuumlnschte Konzentration von 2

microM und fuumlr die Schichtdicke d 1 cm eingesetzt Die Oligonukleotide lagen als

Stammloumlsungen in einem bekannten Volumen destilliertem Wasser vor

Vor Beginn der Messung wurden die Kuumlvetten mit Teflon-Deckeln fest verschlossen

um ein Verdampfen des Loumlsungsmittels waumlhrend der Messung zu verhindern Die

Messung begann mit einer Denaturierung Dazu wurden die Kuumlvetten fuumlr 10 min auf

80degC erhitzt und anschlieszligend mit 5degCmin renaturiert (Programm bdquodenatadlldquo) Es

wurde auf die Starttemperatur (0degC bzw 5degC) abgekuumlhlt und die Temperatur fuumlr 10

Minuten gehalten Die nun folgende Aufnahme der Schmelzkurve bei 260 und 274

nm (Nullabgleich bei 350 nm) wurde mit einer Heizrate von 05degCmin durchgefuumlhrt

10 Experimenteller Teil 247

Alle 30 Sekunden wurde ein Datenpunkt registriert (Programm bdquodna2hblkadlldquo) Als

Temperatur wurde die Temperatur des Probenblocks des Spektrometers angegeben

Dies ist ausreichend exakt (Varian 1998) Nach beendeter Messung wurden die

Daten automatisch aufgezeichnet und die Probe auf 20degC abgekuumlhlt Alle

Messungen wurden mindestens als Doppelbestimmungen durchgefuumlhrt Durch die

Messung bei zwei verschiedenen Wellenlaumlngen standen so zumindest vier

Meszligreihen je Duplex zur Verfuumlgung Die Auswertung der Kurven bezuumlglich Tm und

thermodynamischer Daten ergab keine signifikanten Unterschiede als Funktion der

Wellenlaumlnge (260 oder 274 nm) Der Tm wurde sowohl aus α = f(T) Kurven als auch

aus der gefitteten Kurve ermittelt Die Uumlbereinstimmung war gut Fuumlr alle Messungen

unterhalb 20degC wurde die Kuumlvettenkammer mit Stickstoff gespuumllt um Kondensation

der Luftfeuchtigkeit auf den Kuumlvettenoberflaumlchen zu vermeiden

Zur besseren Vergleichbarkeit der Abbildungen der gemessenen Schmelzkurven

wurden die Extinktionswerte normiert Dies geschieht mit Hilfe der folgenden

Rechenvorschrift

ODnormiert = (OD(T) ndash ODA) (ODE ndash ODA)

Dabei sind ODA der Anfangs- und ODE der Endwert der Extinktion

107 CD-Spektroskopie der Oligonukleotide

Die CD-Spektren wurden mit einem JASCO J-710 Spektropolarimeter aufgenommen

das mit einem thermostatisierten (Neslab RTE-100) Kuumlvettenhalter ausgeruumlstet war

Dazu wurden die gleichen Proben die zuvor in der UV-Spektroskopie untersucht

worden waren eingesetzt Als Auswerte-Software stand das Programm Standard

Analysis Version 133 (1995) von JASCO zur Verfuumlgung Zur Messung der

wellenlaumlngenabhaumlngigen Spektren wurden jeweils fuumlnf Spektren im Bereich von 350

nm bis 200 nm akkumuliert Folgende Geraumlteeinstellungen wurden verwendet

resolution 02 nm scan speed 50 nmmin response 1 sec und band width 10 nm

Von den so aufgenommenen Spektren wurde immer das bei gleicher Temperatur

registrierte Spektrum des Puffers subtrahiert Anschlieszligend wurden die erhaltenen

Kurven per Software geglaumlttet (Befehl noise reduction)

10 Experimenteller Teil 248

108 Bestimmung der Verteilungskoeffizienten

Zur Bestimmung der Verteilungskoeffizienten wurden die Nukleoside in Wasser

geloumlst so daszlig eine Extinktion der Loumlsungen zwischen 08 und 12 erreicht wurde

Von diesen Loumlsungen wurden jeweils 2 ml mit dem gleichen Volumen 1-Octanol

versetzt und fuumlr 10 min intensiv durchmischt Anschlieszligend wurden die Proben fuumlr

10 min bei 10 000 rpm zentrifugiert und die zwei Phasen getrennt Es wurden die

Extinktionen der waumlszligrigen und der Octanol Phasen am UV-Spektrometer gemessen

Die Verteilungskoeffizienten log P wurden nach folgende Gleichung berechnet

log P = E Octanol E Wasser

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Živković A ldquoRNA Recognition by Fluoro Aromatic Substited Nucleic Acid

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12 Anhang 259

12 Anhang

Teil A Kristallstrukturen

A1 Fluorierte Indolribonukleoside

A2 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Teil B Ausgewaumlhlte Spektren

Teil C Abkuumlrzungverzeichnis

12 Anhang 260

Teil A Kristallstrukturen

A1 Fluorierte Indolribonukleoside

Alle erhaltene Datei befinden sich unter

httpcisti-incistnrc-cnrcgccairmunpub_eshtml CCDC numbers 631201 631202

631203 631204 und 631205

A2 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Krystalldata 7NP DISCUSSION OF THE STRUCTURE

===========================

The structure contains two independent molecules The conformations of both

molecules are very similarThe five-membered furanose ring approximately

has a C2-endo envelope conformation for both molecules The purine groups

are essentially planar (mean deviation from plane0008 and 0009 A

respectively They adopt an anti orientation about the glycosyl bond with

torsion angles O4-C1-N1-C10 = -59(1) and C2-C1-N1-C10 =1756(8) for

molecule 1 and O8-C11-N5-C20 = -612(9) and C12-C11-N5-C20 =-1799(8) deg

for molecule 2 The orientation about the exocyclic C4-C5 bond

+sc(gauchegauche) for both molecules The molecules are connected by

intermolecular O-HO and O-HN hydrogen bonds to a three-dimensional

network The crystal packing also shows two intermolecular C-HN contacts

with HN distances of 238 and 240 A and four intermolecular C-HO

interactions with HO distances between 244 and 259 A The purine

groups stack along the a-direction The distance between the purine planes

is about 340 A

Tabelle 1 hydrogen bonds

--------------

O - H A O-H HA OA O-H-A symmetry

[A] [A] [A] [deg]

O2 - H2B O5 084 209 2874(8) 156 x+1 y z

O3 - H3B O4 084 196 2788(7) 169 2-x y-12 12-z

O5 - H5C N6 084 199 2748(8) 149 x y z

O6 - H6B O9 084 202 2815(7) 158 x-1 y z

O7 - H7A N3 084 218 3005(8) 166 x-12 32-y 1-z

O9 - H9B N2 084 200 2801(8) 160 x y z

12 Anhang 261

Empirical formula C10 H12 N4 O4

Formula weight 25224

Temperature 161(2) K

Wavelength 071073 A

Crystal system space group Orthorhombic P 212121

Unit cell dimensions a = 69512(14) A alpha = 90 deg

b = 7767(3) A beta = 90 deg

c = 38036(7) A gamma = 90 deg

Volume 20535(9) A^3

Z Calculated density 8 1632 Mgm^3a

Absorption coefficient 0129 mm^-1

F(000) 1056

Crystal size 055 x 015 x 008 mm

Theta range for data collection 107 to 2499 deg

Limiting indices -8lt=hlt=8 -9lt=klt=9 -44lt=llt=44

Reflections collected unique 16633 2134 [R(int) = 01451]

Completeness to theta = 2499 999

Absorption correction None

Refinement method Full-matrix least-squares on F^2

Data restraints parameters 2134 0 331

Goodness-of-fit on F^2 1272

Final R indices [Igt2sigma(I)] R1 = 00900 wR2 = 01553

R indices (all data) R1 = 01158 wR2 = 01667

Largest diff peak and hole 0411 and -0366 eA^-3

Table 2 Atomic coordinates ( x 10^5) and equivalent isotropic

displacement parameters (A^2 x 10^4) for jelena10

U(eq) is defined as one third of the trace of the orthogonalized

Uij tensor

________________________________________________________________

x y z U(eq)

________________________________________________________________

O(5) 47530(80) 42810(70) 28698(13) 187(13)

O(3) 105240(70) 49570(70) 24299(14) 180(13)

N(3) 79590(100) 94920(90) 41793(16) 200(16)

O(2) 109200(80) 35570(70) 31114(13) 176(13)

O(4) 77510(80) 70670(60) 28694(12) 144(12)

12 Anhang 262

N(1) 88390(100) 67970(80) 34539(17) 169(15)

N(2) 82340(100) 64770(90) 40315(16) 191(16)

C(6) 85780(110) 56820(110) 37250(20) 204(19)

C(2) 92260(110) 44140(100) 30060(19) 143(17)

N(4) 84050(100) 114130(80) 36907(17) 179(16)

C(10) 86340(110) 84430(100) 35971(19) 139(18)

C(9) 87170(110) 100940(100) 34660(20) 190(19)

C(4) 73440(120) 58900(100) 25779(19) 188(19)

C(3) 87920(110) 44570(100) 26142(19) 129(17)

C(8) 80270(120) 110400(110) 40250(20) 198(19)

C(5) 52530(110) 53490(100) 25840(20) 157(18)

C(7) 82350(110) 81860(100) 39520(19) 132(17)

C(1) 92500(120) 63670(100) 30850(18) 170(18)

O(6) 12100(80) 32560(70) 44373(13) 180(13)

O(8) 44200(80) 68180(70) 46209(13) 196(13)

O(9) 74450(70) 43170(70) 46032(12) 153(12)

O(7) 15760(70) 48140(80) 50857(13) 207(13)

N(5) 32400(90) 63910(80) 40533(15) 122(14)

N(7) 38740(100) 90160(90) 33115(17) 214(16)

N(6) 38620(100) 59850(90) 34817(16) 194(16)

C(19) 31840(120) 97000(110) 40220(20) 211(19)

N(8) 33690(100) 109810(90) 37921(17) 235(17)

C(16) 35620(110) 52730(100) 37900(20) 184(19)

C(12) 28870(120) 41560(100) 45267(19) 154(17)

C(17) 36940(110) 77340(100) 35476(19) 117(17)

C(20) 33210(120) 80380(110) 39023(19) 168(19)

C(15) 69160(120) 52090(110) 49210(20) 198(19)

C(14) 48160(120) 57490(90) 49275(19) 142(17)

C(11) 29010(110) 60490(90) 44321(18) 126(17)

C(18) 36830(120) 105450(110) 34540(20) 240(20)

C(13) 33310(110) 43200(100) 49226(19) 155(17)

________________________________________________________________

Table 3 Bond lengths [A] and angles [deg] for jelena10

_____________________________________________________________

O(5)-C(5) 1412(9)

O(3)-C(3) 1446(9)

N(3)-C(8) 1339(11)

N(3)-C(7) 1347(10)

O(2)-C(2) 1411(9)

O(4)-C(1) 1433(9)

O(4)-C(4) 1465(9)

N(1)-C(6) 1360(10)

N(1)-C(10) 1397(10)

N(1)-C(1) 1470(9)

N(2)-C(6) 1340(10)

N(2)-C(7) 1362(11)

C(2)-C(3) 1521(10)

C(2)-C(1) 1547(11)

N(4)-C(8) 1329(10)

N(4)-C(9) 1352(10)

C(10)-C(9) 1377(11)

C(10)-C(7) 1393(10)

C(4)-C(3) 1507(11)

C(4)-C(5) 1513(11)

O(6)-C(12) 1401(10)

O(8)-C(11) 1410(9)

O(8)-C(14) 1458(9)

O(9)-C(15) 1440(9)

O(7)-C(13) 1421(9)

N(5)-C(16) 1343(10)

N(5)-C(20) 1403(10)

N(5)-C(11) 1484(9)

12 Anhang 263

N(7)-C(18) 1311(11)

N(7)-C(17) 1347(10)

N(6)-C(16) 1315(10)

N(6)-C(17) 1386(10)

C(19)-N(8) 1330(11)

C(19)-C(20) 1371(12)

N(8)-C(18) 1348(11)

C(12)-C(11) 1513(11)

C(12)-C(13) 1542(10)

C(17)-C(20) 1394(10)

C(15)-C(14) 1518(11)

C(14)-C(13) 1516(11)

C(8)-N(3)-C(7) 1129(6)

C(1)-O(4)-C(4) 1097(5)

C(6)-N(1)-C(10) 1059(6)

C(6)-N(1)-C(1) 1273(7)

C(10)-N(1)-C(1) 1269(6)

C(6)-N(2)-C(7) 1048(6)

N(2)-C(6)-N(1) 1130(8)

O(2)-C(2)-C(3) 1170(6)

O(2)-C(2)-C(1) 1135(7)

C(3)-C(2)-C(1) 998(6)

C(8)-N(4)-C(9) 1181(7)

C(9)-C(10)-C(7) 1195(7)

C(9)-C(10)-N(1) 1350(7)

C(7)-C(10)-N(1) 1055(7)

N(4)-C(9)-C(10) 1180(7)

O(4)-C(4)-C(3) 1052(6)

O(4)-C(4)-C(5) 1104(6)

C(3)-C(4)-C(5) 1158(6)

O(3)-C(3)-C(4) 1083(6)

O(3)-C(3)-C(2) 1084(6)

C(4)-C(3)-C(2) 1038(6)

N(4)-C(8)-N(3) 1285(7)

O(5)-C(5)-C(4) 1142(6)

N(3)-C(7)-N(2) 1263(7)

N(3)-C(7)-C(10) 1229(7)

N(2)-C(7)-C(10) 1108(7)

O(4)-C(1)-N(1) 1086(6)

O(4)-C(1)-C(2) 1047(6)

N(1)-C(1)-C(2) 1140(6)

C(11)-O(8)-C(14) 1079(6)

C(16)-N(5)-C(20) 1061(6)

C(16)-N(5)-C(11) 1293(6)

C(20)-N(5)-C(11) 1245(6)

C(18)-N(7)-C(17) 1126(7)

C(16)-N(6)-C(17) 1037(6)

N(8)-C(19)-C(20) 1186(7)

C(19)-N(8)-C(18) 1171(7)

N(6)-C(16)-N(5) 1148(7)

O(6)-C(12)-C(11) 1156(7)

O(6)-C(12)-C(13) 1164(6)

C(11)-C(12)-C(13) 987(6)

N(7)-C(17)-N(6) 1266(7)

N(7)-C(17)-C(20) 1225(7)

N(6)-C(17)-C(20) 1109(7)

C(19)-C(20)-C(17) 1196(7)

C(19)-C(20)-N(5) 1360(7)

C(17)-C(20)-N(5) 1044(7)

O(9)-C(15)-C(14) 1131(6)

O(8)-C(14)-C(13) 1062(6)

O(8)-C(14)-C(15) 1090(6)

12 Anhang 264

C(13)-C(14)-C(15) 1169(6)

O(8)-C(11)-N(5) 1075(6)

O(8)-C(11)-C(12) 1072(6)

N(5)-C(11)-C(12) 1139(6)

N(7)-C(18)-N(8) 1296(8)

O(7)-C(13)-C(14) 1125(6)

O(7)-C(13)-C(12) 1061(6)

C(14)-C(13)-C(12) 1020(6)

_____________________________________________________________

Symmetry transformations used to generate equivalent atoms

Table 4 Anisotropic displacement parameters (A^2 x 10^4) for jelena10

The anisotropic displacement factor exponent takes the form

-2 pi^2 [ h^2 a^2 U11 + + 2 h k a b U12 ]

_______________________________________________________________________

U11 U22 U33 U23 U13 U12

_______________________________________________________________________

O(5) 180(30) 230(30) 150(30) 0(20) 10(20) 0(30)

O(3) 170(30) 190(30) 180(30) -20(30) 70(20) 20(30)

N(3) 170(40) 230(40) 210(40) 0(30) 0(30) -10(30)

O(2) 120(30) 210(30) 200(30) 70(20) -30(20) 80(30)

O(4) 200(30) 140(30) 90(30) 0(20) 20(20) 20(30)

N(1) 210(40) 70(30) 220(30) 10(30) 70(30) -20(30)

N(2) 280(40) 210(40) 90(30) -20(30) 10(30) -20(30)

C(6) 90(40) 220(40) 300(50) 80(40) 20(40) 0(40)

C(2) 40(40) 200(40) 190(40) 0(30) 40(30) -20(40)

N(4) 210(40) 110(30) 220(40) -30(30) 20(30) 50(30)

C(10) 50(40) 200(40) 160(40) 10(30) 20(30) 120(40)

C(9) 180(40) 230(50) 160(40) 10(40) 120(40) 70(40)

C(4) 330(50) 180(40) 60(40) 0(30) 30(40) -40(40)

C(3) 130(40) 90(40) 170(40) -30(30) 80(30) -40(30)

C(8) 170(50) 220(50) 200(40) -170(40) 70(40) -70(40)

C(5) 200(40) 60(40) 210(40) -50(30) 60(40) 30(40)

C(7) 60(40) 140(40) 200(40) -40(30) -50(30) -80(40)

C(1) 230(50) 260(40) 20(30) -50(30) 50(30) 20(40)

O(6) 170(30) 180(30) 200(30) -60(20) 60(20) -60(30)

O(8) 250(30) 190(30) 150(30) -50(20) -40(20) -20(30)

O(9) 150(30) 210(30) 100(30) 30(20) 10(20) 0(30)

O(7) 120(30) 340(30) 160(30) -10(30) 30(20) 30(30)

N(5) 150(40) 50(30) 170(30) 10(30) 0(30) 40(30)

N(7) 160(40) 280(40) 200(30) 10(30) 50(30) 40(30)

N(6) 240(40) 230(40) 110(30) 10(30) 20(30) -120(30)

C(19) 230(50) 290(50) 110(40) -80(40) -40(40) -30(40)

N(8) 290(40) 220(40) 200(40) 20(30) 10(30) -20(40)

C(16) 160(40) 110(40) 280(40) -20(40) 0(40) -40(40)

C(12) 150(40) 170(40) 150(40) -10(30) 50(30) 50(40)

C(17) 90(40) 170(40) 100(40) 0(30) 20(30) 60(30)

C(20) 170(50) 240(50) 100(40) 50(30) -40(30) 0(40)

C(15) 190(40) 210(40) 190(40) 40(40) 10(40) -130(40)

C(14) 280(50) 70(40) 70(40) -20(30) -30(30) 100(40)

C(11) 170(40) 120(40) 90(40) -90(30) 40(30) 70(40)

C(18) 250(50) 220(50) 250(50) 90(40) -20(40) 40(40)

C(13) 130(40) 160(40) 170(40) 120(30) -60(30) 60(40)

___________________________________________________________________ Table 5 Hydrogen coordinates ( x 10^4) and isotropic

displacement parameters (A^2 x 10^3) for jelena10

12 Anhang 265

________________________________________________________________

x y z U(eq)

________________________________________________________________

H(5C) 4943 4813 3059 22

H(3B) 11121 4071 2365 27

H(2B) 11851 3911 2991 26

H(6A) 8635 4466 3700 24

H(2A) 8107 3883 3131 17

H(9A) 8984 10300 3225 23

H(4A) 7599 6509 2352 23

H(3A) 8274 3333 2528 15

H(8A) 7773 11997 4173 24

H(5A) 4441 6395 2591 19

H(5B) 4959 4732 2362 19

H(1A) 10517 6868 3014 20

H(6B) 249 3771 4520 27

H(9B) 7381 4999 4432 18

H(7A) 1792 5115 5294 31

H(19A) 2962 9931 4264 25

H(16A) 3573 4062 3825 22

H(12A) 4006 3588 4409 19

H(15A) 7732 6246 4945 24

H(15B) 7174 4452 5125 24

H(14A) 4599 6461 5143 17

H(11A) 1655 6584 4505 15

H(18A) 3780 11485 3295 29

H(13A) 3849 3223 5023 19

________________________________________________________________ Table 6 Torsion angles [deg] for jelena10

________________________________________________________________

C(7)-N(2)-C(6)-N(1) 12(9)

C(10)-N(1)-C(6)-N(2) -04(9)

C(1)-N(1)-C(6)-N(2) 1797(7)

C(6)-N(1)-C(10)-C(9) -1796(10)

C(1)-N(1)-C(10)-C(9) 03(15)

C(6)-N(1)-C(10)-C(7) -06(8)

C(1)-N(1)-C(10)-C(7) 1793(7)

C(8)-N(4)-C(9)-C(10) -03(12)

C(7)-C(10)-C(9)-N(4) 01(12)

N(1)-C(10)-C(9)-N(4) 1789(9)

C(1)-O(4)-C(4)-C(3) -36(7)

C(1)-O(4)-C(4)-C(5) 1220(7)

O(4)-C(4)-C(3)-O(3) -873(7)

C(5)-C(4)-C(3)-O(3) 1506(6)

O(4)-C(4)-C(3)-C(2) 278(7)

C(5)-C(4)-C(3)-C(2) -944(7)

O(2)-C(2)-C(3)-O(3) -472(8)

C(1)-C(2)-C(3)-O(3) 756(7)

O(2)-C(2)-C(3)-C(4) -1622(6)

C(1)-C(2)-C(3)-C(4) -393(8)

C(9)-N(4)-C(8)-N(3) 21(13)

C(7)-N(3)-C(8)-N(4) -31(12)

O(4)-C(4)-C(5)-O(5) -686(8)

C(3)-C(4)-C(5)-O(5) 508(9)

C(8)-N(3)-C(7)-N(2) -1796(8)

C(8)-N(3)-C(7)-C(10) 27(11)

12 Anhang 266

C(6)-N(2)-C(7)-N(3) -1796(7)

C(6)-N(2)-C(7)-C(10) -16(9)

C(9)-C(10)-C(7)-N(3) -14(12)

N(1)-C(10)-C(7)-N(3) 1795(7)

C(9)-C(10)-C(7)-N(2) -1794(7)

N(1)-C(10)-C(7)-N(2) 14(9)

C(4)-O(4)-C(1)-N(1) -1437(6)

C(4)-O(4)-C(1)-C(2) -216(8)

C(6)-N(1)-C(1)-O(4) 1208(8)

C(10)-N(1)-C(1)-O(4) -591(10)

C(6)-N(1)-C(1)-C(2) 46(12)

C(10)-N(1)-C(1)-C(2) -1753(7)

O(2)-C(2)-C(1)-O(4) 1628(5)

C(3)-C(2)-C(1)-O(4) 375(7)

O(2)-C(2)-C(1)-N(1) -788(9)

C(3)-C(2)-C(1)-N(1) 1559(6)

C(20)-C(19)-N(8)-C(18) 00(12)

C(17)-N(6)-C(16)-N(5) -09(9)

C(20)-N(5)-C(16)-N(6) 04(9)

C(11)-N(5)-C(16)-N(6) -1783(7)

C(18)-N(7)-C(17)-N(6) -1785(8)

C(18)-N(7)-C(17)-C(20) 07(11)

C(16)-N(6)-C(17)-N(7) -1797(8)

C(16)-N(6)-C(17)-C(20) 10(9)

N(8)-C(19)-C(20)-C(17) 15(13)

N(8)-C(19)-C(20)-N(5) 1790(9)

N(7)-C(17)-C(20)-C(19) -19(13)

N(6)-C(17)-C(20)-C(19) 1774(8)

N(7)-C(17)-C(20)-N(5) 1799(7)

N(6)-C(17)-C(20)-N(5) -08(9)

C(16)-N(5)-C(20)-C(19) -1775(10)

C(11)-N(5)-C(20)-C(19) 13(15)

C(16)-N(5)-C(20)-C(17) 02(8)

C(11)-N(5)-C(20)-C(17) 1790(7)

C(11)-O(8)-C(14)-C(13) -34(7)

C(11)-O(8)-C(14)-C(15) 1233(6)

O(9)-C(15)-C(14)-O(8) -568(8)

O(9)-C(15)-C(14)-C(13) 635(9)

C(14)-O(8)-C(11)-N(5) -1464(6)

C(14)-O(8)-C(11)-C(12) -236(7)

C(16)-N(5)-C(11)-O(8) 1172(8)

C(20)-N(5)-C(11)-O(8) -612(9)

C(16)-N(5)-C(11)-C(12) -13(12)

C(20)-N(5)-C(11)-C(12) -1798(7)

O(6)-C(12)-C(11)-O(8) 1646(6)

C(13)-C(12)-C(11)-O(8) 397(7)

O(6)-C(12)-C(11)-N(5) -767(9)

C(13)-C(12)-C(11)-N(5) 1584(6)

C(17)-N(7)-C(18)-N(8) 10(13)

C(19)-N(8)-C(18)-N(7) -14(14)

O(8)-C(14)-C(13)-O(7) -853(7)

C(15)-C(14)-C(13)-O(7) 1530(6)

O(8)-C(14)-C(13)-C(12) 279(7)

C(15)-C(14)-C(13)-C(12) -938(7)

O(6)-C(12)-C(13)-O(7) -462(8)

C(11)-C(12)-C(13)-O(7) 782(7)

O(6)-C(12)-C(13)-C(14) -1640(6)

C(11)-C(12)-C(13)-C(14) -397(7)

________________________________________________________________

Symmetry transformations used to generate equivalent atoms

12 Anhang 267

12 Anhang 268

Teil B Ausgewaumlhlte Spektren

B1 1H-NMR Spektrum von 3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

B2 1H-NMR Spektrum von 3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

B3 1H-NMR Spektrum von6-Chloro-9-deaza-purin 32

B4 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 38

B5 1HMBC-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose

48

B6 1H-NMR Spektrum von 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

B7 COSY-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

49

B8 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-

difluorindol 38

12 Anhang 269

B1 1H-NMR Spektrum von 3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

0011

2233

4455

6677

8899

10

10

11

11

H NE

tOO

C

H2N

3-A

min

o-2

-eth

ox

yp

yrr

ole

12

3

4

5

1N

H5

H4

HN

H2

CH

2

H2O

DM

SO

CH

3

12 Anhang 270

B2 1H-NMR Spektrum von 3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

1122

3344

5566

7788

991

01

01

11

11

21

2

NH

N

H NO

35

-Dih

ydro

-pyrr

olo

[32

-d]p

yrim

idin

-4-o

ne

1

2 34

567

8

9

DM

SO

9N

H3

NH

2H

8H

7H

H2O

12 Anhang 271

B3 1H-NMR Spektrum von6-Chloro-9-deaza-purin 32

-2-200

2244

6688

10

10

12

12

14

14

16

16

N

N

N H

Cl

12 Anhang 272

B4 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 38

15

15

20

20

25

25

30

30

35

35

40

40

45

45

50

50

55

55

60

60

65

65

70

70

75

75

80

80

OO

O

O

O

H3C

O

H3C

O

F

N

12 Anhang 273

B5 1HMBC-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose

48

12 Anhang 274

B6 1H-NMR Spektrum von 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

12 Anhang 275

B7 COSY-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

49

12 Anhang 276

B8 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-

difluorindol 38

12 Anhang 277

Teil C Abkuumlrzungsverzeichnis

A

a Akzeptor

Bruchteil der Oligonukleotide im geordneten Zustand

Aring Aringngstroumlm

Abk Abkuumlrzung

abs absolut

Ac Acetyl

ar aromatisch

aw Wasseraktivitaumlt

B

bo Ordinatenschnittpunkt der oberen Basislinie von Oligonucleotid

Schmelzkurven

bu Ordinatenschnittpunkt der unteren Basislinie von Oligonucleotid

Schmelzkurven

Bn Benzyl

br breit

BSA Bis-(trimethylilyl)-acetamid

Bu Butyl

Bz Benzoyl

C

C Celsius

C Cytosin Cytidin

c Konzentration

ca circa

CD Circular Dichroismus

COSY korrelierte Spektroskopie (engl correlated spectroscopy)

CPG controlled pore glass (engl)

CSD Cambridge Structural Database

ct totale Strangkonzentration

12 Anhang 278

D

Chemische Verschiebung

d Dichte

d Dublett

d Schichtdicke

d Netzebenenabstand

d Donor

D Dimensional

DC Duumlnnschichtchromatographie

dd Dublett von Dublett

ddA Didesoxyadenosin

DEPC Diethylpyrocarbonat

G0 Freie Standardreaktionsenthalpie

H0 Standardreaktionsenthalpie

DIPEA Diisopropylethylamin

DMF NN-Dimethylformamid

DMSO Dimethylsulfoxid

DMSO-d6 Dimethylsulfoxid sechsfach deuteriert

DMTr Dimethoxytriphenylmethyl Dimethoxytrityl

DNA Desoxyribonukleinsaumlure

S0 Reaktionsentropie

dt Dublett von Triplett

Du Duplex

E

ε Extinktion (engl absorbance)

E envelope

El Elementar

engl englisch

eq Equivalente

ESI(-) Elektrospray-Ionisation im negativen Modus

ESI(+) Elektrospray-Ionisation im positiven Modus

Et Ethyl

12 Anhang 279

F

f Funktion

2FA 2-Fluoradenosin

FC Flash-Chromatographie

FT Fourier Transformation

G

G Guanin Guanosin

Γ Hydratation

g gasfoumlrmig

g Gramm

ges gesaumlttigt(e)

H

h Stunde(n)

HIV Human immunodefiency virus

HPLC Hochleistungsfluumlssigkeitschromatographie (engl high performance

liquid chromatography)

Hz Hertz

I

iPr Isopropyl

IR Infrarot

J

J Kupplungkonstante in der NMR-Spectroscopie

K

K Gleichgewichtskonstante

K Kelvin

Kap Kapitel

katal katalytisch

kcal Kilokalorien

12 Anhang 280

KDiss Dissoziationskonstante

konz konzentriert

krist kristallin

L

Wellenlaumlnge

max Wellenlaumlnge des Absorptionsmaximums

LDA Lithiumdiisopropylamin

log P Verteilungskoeffizient

Lsg Loumlsung

M

M molar

m Masse

m Multiplett

mo Steigung der oberen Basislinie von Oligonukleotid Schmelzkurven

mu Steigung der unteren Basislinie von Oligonukleotid Schmelzkurven

MALDI Matrix unterstuumltzte Laser DesorptionIonisation (engl matrix assisted

laser desorptionionization)

max maximal

Me Methyl

mg Milligramm

mGrad Milligrad

MHz Megahertz

min Minute(n)

ml Milliliter

microM Mikrometer

mm Millimeter

mM millimolar

mmol Millimol

MMTr Monomethoxytriphenylmethyl Monomethoxytrityl

mRNA Boten-Ribonukleinsaumlure

MS Massenspektrometrie

microV Mikrovolt

12 Anhang 281

N

nm Nanometer

NMR Kernmagnetische Resonanz (engl Nuclear Magnetic Resonance)

NPE Nitrophenylethyl

Nr Nummer

O

o ortho

OD260 Optische Dichte bei 260 nm Extinktion bei 260 nm

ODo Optische Dichte (Extinktion) der oberen Basislinie von Oligonukleotid

Schmelzkurven

ODu Optische Dichte (Extinktion) der unteren Basislinie von Oligonukleotid

Schmelzkurven

ODN Oligodesoxynukleotid

P

t Pseudotriplett

p para

pa pro analysi

pDC praumlparative Duumlnnschichtchromatographie

pm picometer

ppm parts per million

Q

q Quartett

R

R universelle Gaskonstante

r Radius

r ribo

r2 Guumltefaktor der linearen Regression

Rf Retentionsfaktor

RNA Ribonukleinsaumlure

12 Anhang 282

ROE Rotating Frame Nuclear Overhauser Effect

ROESY Rotating Frame Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy (engl)

RP Umkehrphase (engl reversed phase)

rRNA ribosomale Ribonucleinsaumlure

RT Raumtemperatur

S

s Singulett

s Sekunde(n)

S Strang

Sdp Siedepunkt

T

Elliptizitaumlt

[] spezifische Elliptizitaumlt

[M] molare Elliptizitaumlt

T Thymin Thymidin

T Temperatur

t Triplett

TBDMS tert Butyldimethylsilyl

TBAF Tetrabutylammoniumfluorid

TEA Triethylamin

techn technisch

tert tertiaumlr

Tf Trifluormethylsulfonat Triflat

THF Tetrahydrofuran

Tm Schmelztemperatur (engl melting temperature)

TMS Trimethylsilyl

TMSTf Trimethylsilyltrifluormethansulfonat Trimethylsilyltriflat

Tr Triphenylmethyl Trityl

tRNA transfer Ribonucleinsaumlure

12 Anhang 283

U

U Uracil Uridin

UV Ultraviolett

V

V Volumen

VIS sichtbar (engl visible)

W

waumlszligr waumlszligrig

Z

z Ladung

Publikationen und Poster

a Publikationen

[1] Božilović J Nikolaus N Engels JW ldquoMicrowave-assisted Vorbruumlggen

Ribosylation reactionrdquo Nucleosides Nucleotides amp Nucleic Acids 2007 26 889-892

[2] Božilović J Engels JW ldquoSynthesis of Fluorinated Indoles as RNA Analoguesrdquo

Nucleosides Nucleotides amp Nucleic Acids 2007 26 869-871

[3] Božilović J Bats J W and Engels J W ldquoSynthesis and Structure of

Fluoroindole Nucleosidesrdquo Can J Chem 2007 85 (4) 283-292

[4] Božilović J Bats J W Engels J W bdquoSynthesis and Crystal Structures of

Fluorinated Indoles as RNA Analoguesrdquo Collection Symposium Series 2005 7 385-

386

[5] J Božilović J W Bats A N Koller H Gohlke ldquoFluorinated Indoles 7-N- and 9-

Deaza-Purine as RNA Base Analoguesrdquo in preparation

b Poster

[1] Božilović J Koller A Gohlke H Engels J W bdquoSynthesis and Proporties of

Fluoroindoles and 7-N-purine as RNA Substitutesldquo International Symposium ldquoRNA-

Ligand-Interactionsrdquo 27-29092007 Frankfurt am Main

[2] Božilović J Bats J W Koller A Gohlke H Engels J W bdquoSynthesis and

Proporties of Fluoroindoles and 7-N-purine as RNA Substitutesldquo 2nd Sciences

European Conference on Chemisry for life 04-082007 Wroclaw Poland

[3] Božilović J Koller A Gohlke H Engels J W ldquoThe Influence of

Fluoroindoles Fluorobenzimidazoles and 7-N-Purine on Base Pairing in RNA

Oligonucleotidesrdquo International Roundtable on Nucleosides Nucleotides and Nucleic

Acids 03-072006 Bern Schwitzerland

[4] Božilović J Bats J W Engels ldquoFluorinated Indoles as Novel RNA Analoguesldquo

First European Conference on Chemisry for life Sciences 04-082005 Rimini Italy

[5] Božilović J Bats J W Engels ldquoSynthesis and Crystal Structures of Fluorinated

Indoles as RNA Analoguesrdquo XIII Symposium on the Chemistry of Nucleic Acid

Components 03-08092005 Spindleruv Mlŷn Tschechische Republik

Curriculum vitae

Jelena Božilović

20 Juli 1972 in Niš Serbien

Schule

1979 ndash 1987 Grundschule in Grdelica Serbien

1987 ndash 1991 Medizinische Schule Abteil Pharmazie in Leskovac

12061991 Abitur

Studium

1993-1998 Chemiestudium Universitaumlt in Niš

10111998 Diplom Note 10 (ausgezeichnet)

Thema der Diplomarbeit bdquoIntermolekulare Umlagerungen

in Bicyklische Kohlenhydrateldquo

Arbeitserfahrung

01121998-31102003 Taumltigkeit in der Apotheke als PTA

Seit Jan2004 Anfertigung der Dissertation am Institut fuumlr Organische

Chemie der Johann Wolfgang Goethe-Universitaumlt

Frankfurt am Main in der Arbeitsgruppe von Prof Dr JW

Engels

Eidesstattliche Erklaumlrung

Hiermit erklaumlre ich an Eides statt dass ich die vorliegende Doktorarbeit selbststaumlndig

und nur unter Zuhilfenahme der genannten Literatur und der angegebenen Hilfsmittel

angefertigt habe

Frankfurt am Main 0304 2008

___________________________

Jelena Božilović

Page 5: Synthese und Einfluss von fluorierten Indolen-, 7-N Purin ...Röntgenbeugungs-Untersuchungen an DNA-Fasern ließen eindeutig auf eine Helixstruktur schließen. Diese sollte aus zwei

Ihaltsverzeichnis

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 1 11 Grundlagen der Nukleinsaumlurechemie 2 12 Aufbau von Nukleinsaumluren 4 13 RNA-Strukturen 8 14 Duplex stabilisierende Wechselwirkungen 9

141 Wasserstoffbruumlcken 9 142 Basenstapelungswechselwirkungen 10 143 Solvatation und Salzeffekte 11

15 Therapeutische Oligonukleotide 13 151 Regulation der Genexpression 14

16 Universelle Basen 17 2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 19

21 Fluormodifikationen am Zucker 20 211 C2acute-Fluornukleoside 20 212 C3acute-Fluornukleoside 22 213 C4acute-Fluornukleoside 22 214 C5acute-Fluornukleoside 23

22 Fluormodifikationen an der Phosphatgruppe 23 23 Fluormodifikationen an der Nukleobase 25

231 Fluormodifizierte Pyrimidine 25 232 Fluormodifizierte Purine 26

24 Fluormodifikationen an RNA-Oligonukleotiden 27 3 Aufgabenstellung 29 4 Chemische Synthesen 31

41 Darstellung ausgewaumlhlter artifizieller Basen 33 411 Darstellung der Fluorindole 33 412 Darstellung von 9-N-Deazapurin 34

42 Glycosylierung Reaktionen 35 421 Darstellung von 35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid 37

43 Synthese der RNA-Bausteine 44 431 Dimethoxytritylierung der 5acute OH-Funktion 44 432 Die TBDMS-Schutzgruppe 45 433 Phosphitylierung 46

44 Syntheseuumlbersicht 49 45 Abasischer Baustein 53

5 Kristallstrukturanalysen 55 51 Bragg-Gleichung 55 52 Kristallstrukturanalysen der Nukleosidanaloga 57

6 Oligonukleotide 62 61 Synthese von Oligonukleotiden 62 62 Die Phosphoramidit-Methode 62 63 Synthetisierte Oligonukleotide 65 64 Aufreinigung von Oligonukleotiden 66 65 Charakterisierung von Oligonukleotiden 70

66 Verteilungskoeffizienten 72 7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 73

71 UV-spektroskopische Untersuchungen 73 72 Auswertung der UV-Schmelzkurven 76

721 Bestimmung des Schmelzpunktes 76 722 Bestimmung der thermodynamischen Daten 79

73 Ergebnisse der UV-Schmelzkurven 81 731 Fluorierte Indole 84 732 46-Difluorbenzimidazol- 46-Difluorindol- 7-N-Purin und 9-Deazapurin-Nukleoside 89

74 Enthalpie ndash Entropie Kompensation 94 75 CD-spektroskopische Untersuchungen 97

8 PMF Berechnungen 100 81 Methoden 100 82 Ergebnisse und Diskussion 102 83 Vorhersage 104 84 Schlussfolgerung 106

9 Zusammenfassung amp Ausblick 107 10 Experimenteller Teil 113

101 Allgemeines 113 1011 Chromatographie 113 1012 Spektroskopie 115 1013 Massenspektrometrie 115 1014 Elementaranalyse 116 1015 Verwendete Chemikalien 116 1016 Eingesetzte Pufferloumlsungen 120

102 Liste der synthetisierten Verbindungen 122 103 Darstellung und Eigenschaften der Einzelverbindungen 129 104 Synthesen und Aufreinigung der Oligonukleotides 242

1041 Eingesetzte Loumlsungen 242 1042 Synthese der Oligonukleotiden 243

105 Aufreinigung und Analytik der Oligonukleotide 243 1051 Aufreinigung durch Hochdruchfluumlssigkeitschromatographie 243 1052 Quantifizierung der Menge an Oligonukleotid 244 1053 Bestimmung der Extinktionskoeffizienten von Oligonukleotiden 244

106 Aufnahme der UV-Schmelzkurven 246 107 CD-Spektroskopie der Oligonukleotide 247 108 Bestimmung der Verteilungskoeffizienten 248

11 Literaturverzeichnis 249 12 Anhang 259

Teil A Kristallstrukturen 260 A1 Fluorierte Indolribonukleoside 260 A2 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose 260

Teil B Ausgewaumlhlte Spektren 268 B1 1H-NMR Spektrum von 3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30 269 B2 1H-NMR Spektrum von 3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31 270 B3 1H-NMR Spektrum von6-Chloro-9-deaza-purin 32 271

B4 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol 38 272 B5 1HMBC-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 48 273 B6 1H-NMR Spektrum von 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109 274 B7 COSY-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose 49 275 B8 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol 38 276

Teil C Abkuumlrzungsverzeichnis 277

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 1

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie

Die Nukleinsaumluren sind die zentralen Molekuumlle des Lebens Sie spielen in allen

Bereichen der lebendigen Welt eine nicht zu unterschaumltzende Rolle Man muss bei

Nukleinsaumluren zwischen der 2acute-Desoxyribonukleinsaumlure (DNA) und der

Ribonukleinsaumlure (RNA) unterscheiden Waumlhrend die DNA der Traumlger der genetischen

Information in fast allen Bereichen der Tier- und Pflanzenwelt ist ist die RNA

hauptsaumlchlich fuumlr die Umsetzung der Information der DNA in Proteine verantwortlich

Das Finden der DNA-Doppelhelix-Struktur durch James D Watson und H C Crick ist

ein Meilenstein fuumlr die Entwicklungen in der Molekularbiologie und der

Nukleinsaumlurechemie der letzten Jahrzehnte So wurde das tiefgreifende Verstaumlndnis

molekularer Vorgaumlnge wie zB der Replikation der Evolution und der Diversitaumlt von

Spezies ermoumlglicht Schlieszliglich fuumlhrten diese Entwicklungen zu einem der groumlszligten

Projekte der Menschheit zur Sequenzierung des 33 Milliarden Basen umfassenden

humanen Genoms im Rahmen des HUGO-Projektes (Human Genome Project Venter

et al 2001 Lander et al 2001) Die Weiterentwicklung medizinischer Anwendungen

wie zB der Gentherapie Fortschritte bei molekularbiologischen Technologien wie zB

das Klonen und nicht zuletzt die Entdeckung der RNA-Interferenz welche das gezielte

Ausschalten beliebiger Gene ermoumlglicht sind weitere eindrucksvolle Beispiele der

modernen Life Sciences

Die Ausweitung der Forschung von DNA - dem Traumlger der genetischen Information - auf

die Ribonukleinsaumlure (RNA) fuumlhrte dazu dass der RNA heute eine zentrale Rolle in der

Molekularbiologie der Zelle zugeschrieben wird Zuvor wurde RNA lediglich eine

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 2

Vermittlerrolle zwischen DNA und Protein zugesprochen (Vom Boten zum Boss V

Bredow 2003) Aufgrund neuer Erkenntnisse uumlber die Mechanismen Strukturen und

Funktionen von RNA entwickelte sich das Gebiet der funktionellen Genetik (Functional

Genomics) Dies eroumlffnet die Moumlglichkeit mit Hilfe von synthetischen Oligonukleotiden

die Genexpression zu regulieren und zu studieren Nicht zuletzt aufgrund der

Weiterentwicklung des Konzeptes der RNA-Interferenz zur therapeutischen Anwendung

wurde die RNA im Jahre 2002 vom Science-Magazin zum Molekuumll des Jahres gekuumlrt

(Breakthrough of the Year Couzin 2002) eine Auszeichnung welche die wichtige und

zentrale Rolle der RNA-Chemie in diesem Jahrzehnt verdeutlicht Die Bedeutung der

RNA spiegelt sich am besten mit den zwei Nobelpreisen im Jahr 2006 fuumlr die

Entdeckungen im Bereich der RNA Der Preis in Chemie bekam als alleiniger

Preistraumlger Roger Kornberg fuumlr seine Forshung das Enzym RNA-Polymerase und

Aufklaumlrung dass es die Synthese von RNA katalysiert Fuumlr die Entdeckung der RNA-

Interferenz dem Stilllegen von Genen durch doppelstraumlngige RNA wurde der Nobelpreis

an Craig Mello und Andrew Fire fuumlr Medizin oder Physiologie verliehen

11 Grundlagen der Nukleinsaumlurechemie

Die 2acute-Desoxyribonukleinsaumlure (DNA) wurde schon fruumlh als Traumlger der genetischen

Information identifiziert (Avery 1944) Zu Beginn der 50er Jahre des 20 Jahrhunderts

begann man verstaumlrkt mit der Strukturanalyse dieses Biopolymers Die Feststellung

Erwin Chargaffs dass sich die Mengen an Adenin und Thymin sowie die Mengen an

Guanin und Cytosin in DNA-Straumlngen jeweils entsprechen (Chargaff 1951aampb) lieferte

erste Hinweise darauf dass DNA-Molekuumlle als Dimere vorliegen Alexander Todd

identifizierte die internukleosidischen Bindungen als 3acute-5acute-Phosphordiester-Bruumlcken

(Brown amp Todd 1952) Die von M Wilkins und Rosalind Franklin durchgefuumlhrten

Roumlntgenbeugungs-Untersuchungen an DNA-Fasern lieszligen eindeutig auf eine

Helixstruktur schlieszligen Diese sollte aus zwei antiparallel ausgerichteten DNA-Straumlngen

bestehen (Wilkins 1952 Wilkins 1953aampb Franklin 1953) Zuvor war es R Franklin

bereits gelungen zwischen kristalliner A- und B-Form der DNA zu unterscheiden (Olby

2003)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 3

Unter Beruumlcksichtigung von Chargaffs Regel und den Erkenntnissen von Todd Wilkins

und Franklin postulierten James Watson und der erst kuumlrzlich verstorbene Francis Crick

im Jahre 1953 die korrekte Doppelhelix-Struktur der DNA (Watson amp Crick 1953aampb)

Sie widerlegten damit Raummodelle aus drei umeinander geschlungenen Straumlngen die

zuvor von Pauling und Corey vorgeschlagen wurden (Pauling amp Corey 1953aampb) Die

postulierte Doppelhelix nach Watson amp Crick besteht aus zwei zueinander

komplementaumlren antiparallelen DNA-Straumlngen die sich rechtsgaumlngig um eine

gemeinsame Achse winden (Abbildung 11a) Die 2acute-Desoxyribose und das

polyanionische Phosphordiester-Ruumlckgrat zeigen dabei nach auszligen waumlhrend die

Nukleobasen zueinander in die Helixmitte gerichtet sind Dabei stehen sich immer

Adenin und Thymin gegenuumlber und bilden durch zwei Wasserstoffbruumlckenbindungen ein

Basenpaar Das zweite sogenannte Watson-Crick-Basenpaar bilden Guanin und

Cytosin durch die Ausbildung von drei Wasserstoffbruumlcken (Abbildung 11b) Ein GmiddotC-

Basenpaar traumlgt somit mehr zur Stabilitaumlt einer Doppelhelix bei als ein AmiddotT-Basenpaar

N

N

N

N

O

N

N

N

O

H

H

RH

N

H

H

R

G-C Basenpaar

N

N

N

N

N

R

H

H

N

N

O

O

R

H

A-U Basenpaar

a) b)

Abbildung 11 a) schematische Darstellung der DNA-Doppelhelix b) die Watson-Crick-Basenpaare R=Ribose (RNA) 2acuteDesoxyribose (DNA) In der DNA ist Uracil durch Thymin (5-Methyluracil) ersetzt

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 4

Grundvoraussetzung dafuumlr ist dass die Nukleobasen in der Amino-Keto-

Tautomerenform vorliegen damit die Donor-Akzeptormuster kompatibel sind Die

Nukleobasen stehen dabei senkrecht zur Ebene des Furanoserings Unter Einbeziehung

allgemeiner chemischer (Struktur-) Daten gaben Watson amp Crick als Helixradius dh als

Abstand zwischen dem Phosphoratom und der Helixachse 10 Aring an (Watson amp Crick

1953a)

Die Moumlglichkeit dass auch Ribonukeinsaumluren helicale Strukturen ausbilden koumlnnten

wurde von Watson und Crick ausgeschlossen (Watson amp Crick 1953a) Sie vermuteten

dass die Ribose mit der ndash im Vergleich zur DNA zusaumltzlichen 2acute-Hydroxygruppe ndash

sterisch zu anspruchsvoll sei

Bereits in diesem legendaumlren Nature-Artikel wird erwaumlhnt dass die

sequenzspezifische Hybridisierung von DNA-Straumlngen einen Kopiermechanismus fuumlr die

genetische Information darstellen koumlnnte Die Untersuchungen zum Fluss der

genetischen Information vom Gen zum Protein wurden erstmals 1958 von F Crick

veroumlffentlicht (Crick 1958)

Spaumlter wurde dieses grundlegende Prinzip als zentrales Dogma der Molekularbiologie

bekannt Die beschriebenen wegweisenden Arbeiten auf dem Gebiet der DNA-

Strukturanalyse wurden 1962 mit dem Nobelpreis fuumlr Medizin an James Watson Francis

Crick und Maurice Wilkins honoriert

12 Aufbau von Nukleinsaumluren

Doppelhelix-Konfofmationel koumlnnen in drei unterschiedliche Formen ausgebildet

werden A- B- und Z-Form Konformationstypen A- und B-Form bilden die

rechtsgaumlngige Helix aus waumlhrend die Z-Form linksgaumlngig (Saenger 1984)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 5

Die DNA-Doppelhelix bildet meistens eine B-Form mit einer breiten bdquogroszligen Furcheldquo

(bdquomajor groove) und einer engen und tiefen bdquokleinen Furcheldquo aus Sie wird durch

Hydratation stabilisiert in den Furchten wird eine hochgeordnete Anlagerung von

Wassermolekuumllen beobachtet Die Konformationsaumlnderungen sind moumlglich und

reversibel Die A-Form-Helix kann durch Dehydratisierung entstehen A-Form-Helix ist

bevorzugt von RNA-RNA-Doppelstraumlngen ausgebildet RNADNA-Hybride wie sie in

PromoterTemplat-Regionen als Erkennungssequenz fuumlr bestimmte Enzyme (zB

Reverse Transkriptase) vorkommen liegen ebenfalls in der A-Form vor Diese wird

durch den breiten Helixdurchmesser von 26 nm und der starken Neigung ihrer

Nukleobasen zur Helixachse charakterisiert (Stryer 1991)

A-Form B-Form Z-Form

helicaler Drehsinn rechtsgaumlngig rechtsgaumlngig linksgaumlngig

Helixdurchmesser 26 nm 2 nm 18 nm

Basenpaare pro helicaler Windung

11 10 12

Helicaler Anstieg pro Basenpaar

026 nm 034 nm 037 nm

Konformation der glycosid Bindung

anti anti anti (Pyrimidine)

syn (Purine)

Ganghoumlhe (AnstiegWindung)

28 nm 34 nm 45 nm

Basenneigung zur Helixachse

20deg 6deg 7deg

groszlige Furche eng tief breit tief flach

kleine Furche breit flach eng tief eng tief

Ribose-

Konformation C3acute-endo C2acute-endo

C2acute-endo (Pyrimidine) C3acute-

endo (Purine)

Tabelle 1 Strukturelle Eigenschaften von idealen A- B- und Z-Form-Helix (Voet 1994)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 6

Im Gegensatz zu A- und B-DNA ist die Z-DNA linksgaumlngig Die schlanke Helixform (Z-

Form) bewirkt eine erhoumlhte elektrostatische Abstoszligung der Polynukleotidstraumlnge

welche durch hohe Salzkonzentration reduziert wird (Wang 1979 Gessner 1989) Zum

besseren Vergleich der Unterschiede der einzelnen DNA-Typen sind die

charakteristischen Daten von A- B- und Z-DNA nochmals in Tabelle 1

zusammengefasst

Die heterocyclischen Nukleobasen der natuumlrlichen Nukleotide weisen ein planares

Purin-Grundgeruumlst (bei A und G) bzw ein Pyrimidin-Grundgeruumlst (bei C und TU) auf

Diese sind jeweils szlig-N-glycosidisch mit dem C1acute-Kohlenstoff des Zuckers verknuumlpft

(Abbildung 12)

1acute

2acute3acute

4acute

3acute-Ende

O

5acute

Guanin

Cytosin

O

O

N

N

NH2

O

O

P

O

O O

O

P

O

O O

_

_

Adenin

Thymin

5acute-Ende

5

6

4

23

1

98

7 6

5

4

3

2

1

N

NN

N NH2

H

O

N

N

O

O

H

O

P

O

O O

O_

O ON

NN

N

NH2

Abbildung 12 Schematischer Aufbau einer DNA mit Nummerierung der Nukleobasen

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 7

Zeigt die Watson-Crick Bindungsseite der Nukleobase von der Ribose weg so spricht

man von einer anti-Konformation der glycosidischen Bindung Diese wird aufgrund von

sterischen Effekten bevorzugt eingenommen In der syn-Konformation ist der Hauptteil

der Nukleobase dem Zucker zugewandt Die Ebene der Nukleobasen steht dabei

nahezu senkrecht zur Ebene der (2acute-Desoxy-) Ribose Die nukleosidische

Zuckerkonformation (sugar puckering) unterscheidet sich je nach Helixform Der nicht

planere Ribofuranosering kann dabei zwei verschiedene Hauptkonformationen

einnehmen die E- (envelope) und die T-Konformation (twist) Bei der E-Konformation

liegen vier Atome des Furanoserings in einer Ebene und das fuumlnfte Atom steht um ca

05 Aring nach oben oder unten aus der Ebene heraus Steht das Atom in Richtung C5acute und

Nukleobase aus der Ebene spricht man von einer endo-Konformation die

gegensaumltzliche Orientierung wird mit exo bezeichnet In Doppelhelices liegen die Zucker

in einer C2acute-endo (DNA) und C3acute-endo (RNA)-Konformation vor Die twist-Konformation

entsteht wenn nur drei Atome des Furanoserings in einer Ebene liegen und je eines der

anderen Atome uumlber bzw unter der Ebene liegt (Abbildung 13)

( 2E )

O

NC5acute

1acute

2acute

4acute 3acute

C2acute endo

3

2T( )

twist (C2acute exo C3acute endo)

O

NC5acute 3acute

2acute

1acute4acute

( 3E )

O

N3acute

2acute4acute 1acute

C5acute

C3acute endo

Abbildung 13 Drei moumlgliche Konformationen des Furanoserings

Statt des fuumlnfgliedrigen Furanoseringes koumlnnen in synthetischen DNA-Straumlngen auch

Hexopyranose-Analoga eingebaut werden Untersuchungen haben gezeigt (Hendrix

1997) dass solche Nukleinsaumluren oft keine helicalen Strukturen mehr ausbilden

sondern flache Leiter artige Strukturen Zudem ist in vielen Faumlllen die Bindung solcher

Oligonukleotide an RNA verstaumlrkt so dass sie gute mRNA-Inhibitoren darstellen (van

Aerschot 2003)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 8

13 RNA-Strukturen

Im Hinblick auf die groszlige Diversitaumlt der auf speziellen dreidimensionalen RNA

Strukturen basierenden biologischen Funktionen muss RNA eine groszlige Variationsbreite

von Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen ausbilden koumlnnen Sie koumlnnen neben helicalen

doppelstraumlngigen Bereichen auch komplexe globulaumlre Strukturen ausbilden deren

Untereinheiten durch Einzelstrangsegmente verbunden sind (Abbildung 4) Die

Unterschiede der ausgebildeten Konfirmationen und der chemischen Reaktivitaumlt der

Ribonukleinsaumlure im Vergleich zur DNA liegt in der Praumlsenz der 2acute-Hydroxygruppe

Computer gestuumltzte Strukturaussagen sind bei komplexen Systemen wie der

ribosomalen RNA und viralen RNA-Komplexen sehr hilfreich (z B

httprnachemrochesteredu) In Zellen vorkommende RNA ist in fuumlnf Klassen

eingeteilt die Boten-RNA (messenger RNA mRNA) die Transfer-RNA (tRNA) die

ribosomale RNA (rRNA) Ribozym (katalytische RNA) und regulierende RNAs

(Riboswiches siRNA microRNA)

Eine RNA Doppelhelix hat immer die Form einer A-DNA Ein Uumlbergang in die B-Form ist

aus sterischen Gruumlnden nicht moumlglich Einem Uumlbergang steht die 2acute-Hydroxylgruppe im

Wege Spezifische RNA-Sekundaumlr-struktur-Elemente werden bei nicht oder nur teilweise

komplementaumlren Regionen beobachtet (Holbrook 1998 Puglisi 1998) Es existieren

einfache Motive wie die Haarnadelschleife (hairpin loop) und interne Schleifen

ungepaarter Nukleotide (loops) Ein- und beidseitige Ausstuumllpungen (bulges) werden

von ungepaarten Strangabschnitten in einer Helix ausgebildet Zudem sind oft komplexe

Systeme wie zB Kreuzungen (junctions) zu beobachten Diese sind haumlufig in

biologischen RNA-Strukturen anzutreffen Ungepaarte RNA-Regionen dienen oft als

biologische Erkennungsmuster oder stabilisierende Elemente Dabei spielt die

Tertiaumlrstruktur der RNA eine wichtige Rolle Oft wird die korrekte dreidimensionale

Konformation erst durch die Anlagerung eines Proteins eines Mg2+

-Ions oauml induziert

Die korrekte Tertiaumlrstruktur einer RNA ermoumlglicht in vielen Faumlllen uumlberhaupt erst deren

biologische Aktivitaumlt

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 9

14 Duplex stabilisierende Wechselwirkungen

141 Wasserstoffbruumlcken

Das Donoratom in einer Wasserstoffbruumlcke ist in biologischen Systemen ein Sauerstoff-

oder ein Stickstoffatom mit kovalent gebundenem Wasserstoff Als Akzeptor tritt

ebenfalls ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom auf Wasserstoffbruumlcken sind staumlrker als

van-der-Waals-Bindungen aber viel schwaumlcher als kovalente Bindungen Entsprechend

ist auch die Laumlnge einer Wasserstoffbruumlcke zwischen der einer van-der-Waals- und der

einer kovalenten Bindung Eine wichtige Eigenschaft von Wasserstoffbruumlcken ist ihre

Richtungscharakteristik Die staumlrkste Bindung liegt vor wenn Donor- Akzeptor- und

Wasserstoffatom in einer Linie liegen Je weiter diese die Ideallinie verlassen und der

Bindungswinkel aufgeweitet wird desto schwaumlcher wird die entsprechende

Wasserstoffbindung (Stryer 1991)

N

NN

N

R

O

NH

H

H d

d

a

a

N

N

R

N

O

HHa

d

N

N

O

O

R

H

d

a

a

N

NN

N

R

NH H

d

a

R = Ribose2acute-Desoxyribose d = Wasserstoffbruumlckendonor a = Wasserstoffbruumlckenakzeptor

Abbildung 14 Wasserstoffbruumlckendonor und -akzeptor Verteilungsmuster in natuumlrlich

vorkommenden Nukleosiden

Wasserstoffbruumlckenbindungen innerhalb von Oligonukleotiden weisen eine Staumlrke von

ca 6-10 kJmol auf Der Abstand zwischen Donor und Akzeptor einer Wasserstoffbruumlcke

liegt zwischen 28 und 295 Aring Das Donor und Akzeptor Verteilungsmuster (Abbildung 4)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 10

der einzelnen Nukleobasen ist entscheidend fuumlr die Bildung der Watson-Crick

Basenpaare

Neben Watson-Crick Basenpaaren gibt es noch Hoogsteen Basenpaare (Hoogsteen

1959) Bei ihnen bilden sich die Wasserstoffbruumlcken zwischen der Watson-Crick Seite

eines Pyrimidins und der Watson-Crick abgewandten Seite (Hoogsteen Seite) eines

Purins Sie spielen in einer Doppelhelix allerdings keine Rolle Im Gegensatz dazu tritt

die sogenannte Wobble-Basenpaarung bei RNA vereinzelt auf Dabei werden die

bindenden Nukleobasen leicht gegeneinander verschoben so dass die Donor-

Akzeptorverteilung fuumlr die Bildung von Wasserstoffbruumlcken wieder passt Beispiele

hierfuumlr sind das Uridin-Guanosin und das Uridin-Inosin Wobble-Paar (Abbildung 15)

N

N

O

O

H

R

N

N

N

N

N H

H

R

A T U

N

N

N

NO

RH

N

N

R O

O

H

I

U

N

N

N

NO

RH

NH

H

N

N

R O

O

H

G

R = Ribose2acute-Desoxyribose

Hoogsteen Basenpaar Wobble Basenpaare

Abbildung 15 Hoogsteen und Wobble Basenpaare

142 Basenstapelungswechselwirkungen

Neben den Wasserstoffbruumlcken in den Basenpaaren werden Doppelhelices auch durch

π-π-Basenstapelungs-Wechselwirkungen stabilisiert (π-π- base stacking) Diese

entstehen zwischen benachbarten Nukleobasen eines Oligonukleotidstranges Die

Staumlrke der Wechselwirkung haumlngt von der Lage der planaren π-Systeme der

Nukleobasen ab π-π-Basenstapelungs-Wechselwirkungen zwischen Purinen sind dabei

immer staumlrker als zwischen Pyrimidinen

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 11

Hunter (Hunter 1993) hat vier prinzipielle energetische Beitraumlge fuumlr -

Wechselwirkungen zwischen DNA Basenpaaren identifiziert Diese sind

1 van der Waals Wechselwirkungen (variieren mit r-6)

2 Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen partiellen Atomladungen (atom-

atom variieren mit r-1)

3 Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen den Ladungsverteilungen

verbunden mit der -Elektronendichte unter und uumlber der Ebene der Nukleobase

(- variieren mit r-5)

4 Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen den Ladungsverteilungen

verbunden mit der -Elektronendichte und den partiellen Atomladungen (atom-

variieren mit r-4)

143 Solvatation und Salzeffekte

Auch die Solvatation spielt bei der Stabilitaumlt von Oligonukleotiden eine entscheidende

Rolle Der Grad der Hydratation bestimmt die Ausbildung zur A- oder B-Form-Helix In

Abhaumlngigkeit von der Salzkonzentration im waumlssrigen Medium werden auch

ausgebildete Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen stabilisiert (Edelhoch amp Osborne 1976)

Durch ihr polyanionisches Phosphatruumlckgrat sind Oligonucleotide gut wasserloumlslich Ihre

Polaritaumlt steigt durch Ausbildung der Doppelhelix-Struktur da hier die Phosphordiester

dem Solvens staumlrker exponiert sind Oligonukleotide koumlnnen daher gut mit Alkoholen

gefaumlllt werden

Experimente mit DNA haben ergeben dass die DNA Doppelhelix stark hydratisiert ist

und dass diese Hydratation nicht gleichmaumlszligig um die DNA vorliegt Die Hydratation

kann am besten durch ein zwei Schalen Modell von Wassermolekuumllen um die DNA

Doppelhelix beschrieben werden Die innere Schale besteht bei einer B-DNA aus 11-12

Wassermolekuumllen pro Nukleotid Dabei ist die Bindungsstaumlrke der Wassermolekuumlle zur

DNA sehr unterschiedlich Abbildung 16 zeigt welche Wassermolekuumlle am staumlrksten

und welche weniger stark sich an die DNA binden Die Wassermolekuumlle an den

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 12

Nukleobasen lassen sich am leichtesten entfernen gefolgt von denen am Zuckerring

und zuletzt die Wassermolekuumlle am Phosphat Entfernt man die Wassermolekuumlle um die

Nukleobasen so geht die Konformation der DNA von der B-Form in die A-Form uumlber

Die innere Schale von Wassermolekuumllen hat immer direkten Kontakt zur Nukleinsaumlure

und ist deshalb fuumlr Ionen nicht permeabel (Saenger 1984)

Abbildung 16 Bevorzugte Hydratationsstellen einer B-DNA (Falk et al 1963)

Die aumluszligere Schale von Wassermolekuumllen ist nicht zu unterscheiden vom Restwasser

Sie hat keinen direkten Kontakt zur Nukleinsaumlure und ist auch permeabel fuumlr Ionen

Die Oberflaumlchenverteilung einer ungefalteten DNA wurde mit einer DNA-Doppelhelix

verglichen Charakteristisch fuumlr die Doppelhelix ist dass die Phosphat-Sauerstoffe fuumlr

Wassermolekuumlle fast maximal frei zugaumlnglich sind waumlhrend die Nukleobasen zu ca

80 bedeckt sind Die Phosphatgruppe nimmt ca 45 der frei zugaumlnglichen Oberflaumlche

einer Doppelhelix ein Der Zucker dagegen nur ca 35 und die Nukleobasen ca 20

Die Polaritaumlt einer DNA nimmt zu wenn sie eine Doppelhelix ausbildet da die polaren

Phosphatgruppen in einer Doppelhelix staumlrker exponiert und damit fuumlr Wassermolekuumlle

besser zugaumlnglich sind als im ungepaarten Einzelstrang

Einkristall Untersuchungen an AT reichen Regionen einer B-DNA haben gezeigt dass

die kleine Furche mit einem Ruumlckgrat aus Wasserstoffbruumlcken bildenden

Wassermolekuumllen gefuumlllt ist In einer A-DNA dagegen sind Filamente aus

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 13

Wassermolekuumllen miteinander und mit den Phosphatgruppen in der groszligen Furche

verbunden (Blackburn amp Gait 1996)

15 Therapeutische Oligonukleotide

Waumlhrend DNA der Traumlger der genetischen Information ist ist RNA dagegen bei der

Ralisierung der genetischen Information beteiligt Die Umschrift der DNA-Information

von der statischen DNA auf die mobile m-RNA ist als Transkription bezeichnet Dadurch

wird die Information fuumlr die Zelle verfuumlgbar Diese messenger-RNA (mRNA Jacob

1961) tritt im Cytoplasma in die ribosomale Einheit ein und die Proteinbiosynthese wird

gestartet (Translation) Dabei codieren jeweils Sequenztripletts (Codons) fuumlr

bestimmte Aminosaumluren (Ochoa 1963 Nirenberg et al 1963 Khorana 1965) Dieses

Prinzip das mit wenigen Ausnahmen allen Zellen zugrunde liegt wird als zentrales

Dogma der Molekularbiologie bezeichnet (Abbildung 17) In seiner erweiterten Form

beruumlcksichtigt man auch die Replikation dh die Vervielfaumlltigung der DNA und die

Moumlglichkeit der reversen Transkription wie sie von Retroviren ausgeuumlbt wird Hierbei

wird die virale RNA in die Wirtszelle eingeschleust und deren Zellmaschinerie wird dazu

verwendet mittels einer reversen Transkriptase virale DNA zu synthetisieren um so die

Vermehrung des Virus zu sichern

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 14

Abbildung 17 Zentrales Dogma der Molekularbiologie

Die in Abbildung 17 skizzierten zellulaumlren Prozesse bieten ideale Angriffspunkte fuumlr

therapeutische Oligonukleotide Im Falle von Onkogenen viralen RNAs oder zB

krankhaften Mutationen im menschlichen Erbgut ist diese gezielte Inhibierung der

Genexpression von besonderem therapeutischem Interesse In den letzten Jahren hat

RNA nun auch eine zentrale Rolle bei Zellprozessen gezeigt Sie wird daher nicht nur

verstaumlrkt als wichtiges Kontrollelement und Mediator der Proteinbiosynthese angesehen

sondern auch als geeignetes Ziel um die Genexpression zu regulieren

151 Regulation der Genexpression

RNA-basierten Wirkstoffen wird das Potenzial zugeschrieben selektiver deshalb

wirkungsvoller und weniger toxisch als herkoumlmmliche Wirkstoffe zu sein Manche halten

es fuumlr moumlglich - Fortschritte in der RNAi-Therapie vorausgesetzt - dass in den naumlchsten

Jahrzehnten eine neue Klasse von Arzneimitteln entstehen koumlnnte Um diese

Anforderung zu erfuumlllen wurden eine Reihe von Modifikationsmoumlglichkeiten an

Oligonukleotiden untersucht

Als eine neue Substanzklasse an Arzneimitteln kann man therapeutische

Oligonukleotide bezeichnen (Hartmann 2003) Regulation der Genexpression ist auf der

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 15

Ebene der DNA der RNA als auch der Proteine moumlglich Bis zum heutigen Tag haben

sich mehrere Konzepte entwickelt 1 Antisense 2 Ribozyme 3 RNA-Interferenz

(RNAi) 4 Tripelhelices 5 Aptamere

Tripelhelix-Konzept Diese Methode ist auch als bdquoAnit-Gen-Konzeptldquo bekannt Mit der

Methode die Tripelhelix bildet greift man auf der Stufe der DNA in den zellulaumlren

Mechanismus ein Die Oligonukleotide blockieren bei dieser Methode DNA-Doppelhelix

im Zellkern durch Anlagerung und Bindung einer dreistraumlngigen Helix Die dreistraumlngige

Helix wird idealerweise an Promoterregionen der RNA-Polymerase oder an

Bindungsstellen fuumlr Transkriptionfaktoren angreifen so dass der Transkriptionsstart

direkt verhindert werden kann Die Hemmung kann dabei aus sterischen Gruumlnden

erfolgen oder durch eine Konformationsaumlnderung der Helix die durch die Anlagerung

des dritten Stranges induziert worden ist (Batey 1999 Engels 2004)

Antisense- und RNAi-Konzept Der Antisense-Ansatz richtet sich gegen die prauml-

mRNA oder die mRNA im Cytoplasma Hierbei erfolgt die Watson-Crick-abhaumlngige

Anlagerung eines synthetischen Oligonukleotids an den RNA-Einzelstrang Durch diese

Blockierung der mRNA wird zB die Anlagerung des Spliceosoms oder der Eintritt der

mRNA in die ribosomale Einheit verhindert (Zamecnik 1978 Stephenson 1978)

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 16

Abbildung 18 Mechanismus der RNAi

Die RNAi legt Gene gezielt still Die 500-1500bp lange dsRNA in der Zelle wird durch

den sogenannten Dicer ein RNase III Enzym in 21-24nt RNA Duplexe mit einem

3acuteUumlberhang von 2nt geschnitten Diese siRNAs werden durch eine ATP-abhaumlngige

Kinase am 5acute Ende phospholyliert in den RISC (RNA induced silencing complex)

eingebaut und mittels einer Helicase entwunden Dieser Enzym Komplex lagert sich mit

dem siRNA-Einzelstrang an den komplementaumlren mRNA Sequenzabschnitt an und

blockiert somit die mRNA Die mRNA wird nun 10 Nukleotide vom 3rsquoEnde des siRNA-

Stranges durch die Nukleaseaktivitaumlt des RISC dem Slicer irreversibel gespalten

Aptamer-Konzept Das Aptamer-Konzept beruht auf der Inhibierung von Proteinen

durch Oligonukleotide Die eingesetzten RNA-Einzelstraumlnge bilden definierte

dreidimensionale Strukturen aus und binden hochspezifisch und mit groszliger Affinitaumlt an

ihre Zielstruktur Durch in vitro-Selektionstechniken (SELEX) koumlnnen hochaffine RNA-

Aptamere aus kombinatorischen Bibliotheken entwickelt werden (Tuerk 1990 Famulok

1999) Der SELEX-Prozess kann dabei auf beinahe beliebige Ziel-Strukturen angewandt

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 17

werden Aptamere sind nur schwach immunogen und durchdringen Zellmembranen

aufgrund ihrer geringeren Groumlszlige wesentlich besser als zB monoklonale Antikoumlrper

16 Universelle Basen

Nukleobasen-Analoga die nicht zwischen den natuumlrlichen Basen Adenin Guanin

Cytosin und Thymin bzw Uracil unterscheiden werden universelle Basen genannt Die

Eigenschaft als Mimetikum fuumlr alle vier natuumlrlichen Basen mit gleichen Effekten zu

fungieren induziert eine beliebige Position im Watson-Crick-Basenpaarungsschema

einnehmen zu koumlnnen welches wiederum mit noch wichtigeren Fragen wie zB der

Duplexstabilitaumlt oder der Moumlglichkeit der Replikation verbunden ist

Nach Loakes (Loakes et al 1997) sollte eine ideale universelle Base sollte folgende

Bedingungen erfuumlllen

Sie sollte mit den natuumlrlichen Nukleobasen einen Duplex bilden der als Start fuumlr eine

Polymerase dienen kann

Sie sollte bei der Replikation den Einbau aller vier natuumlrlichen Nukleobasen

gegenuumlber sich selbst durch eine Polymerase ohne Unterscheidung zulassen

Sie sollte als Triphosphat von einer Polymerase ohne Bevorzugung gegenuumlber allen

vier natuumlrlichen Nukleobasen eingebaut werden koumlnnen

Es ist bis zum heutigen Tage keine universelle Base gefunden werden die alle diese

Eigenschaften in sich vereinigt Alle bisher bekannten universellen Basen erfuumlllen immer

nur einen Teil der oben aufgefuumlhrten Eigenschaften

Eine Strategie zur Entwicklung einer idealen universellen Base beruht auf der

Verbesserung der Basenstapelungseigenschaften waumlhrend das charakteristische

Muster von Wasserstoffbruumlckendonor- und Akzeptorstellen der natuumlrlichen Nukleobasen

in den Hintergrund ruumlckt Das Resultat dieses Ansatzes ist eine Serie von

Verbindungen die alle von eher hydrophober Natur sind (Abbildung 9) Dies sind unter

anderem 3-Nitropyrrol 1 (Nichols et al 1994) 5-Nitroindol 2 (Loakes amp Brown 1995)

4-Nitrobenzimidazol 3 (Seela et al 1996) 24-Difluoro-5-Methylbenzen 4 (Schweizer at

1 Einfuumlhrung in Nukleinsaumlure Chemie 18

al 1994) in der DNA und 24-Difluorobenzimidazol 5 und 24-Difluorobenzen 6 (Parsch

2002) in der RNA (Abbildung 8)

N

OHO

OH

OHO

OH

OHO

OH

NO2

N

NO2 N

N

OHO

OH

NO2

F

F

N

N

OHO

HO

F

F

OHO

HO

F

F

OH OH

1 2 3

4 5 6 Abbildung 9 Universelle Basen

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 19

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren

Fluor substituierte Analoga von natuumlrlich vorkommenden Nukleinsaumluren haben

antivirale antitumor und antimykotische Wirkung bewiesen Eine Anzahl potentieller

Wirkstoffe in welchen die Fluorsubstitution der Schluumlssel fuumlr ihre biologische Aktivitaumlt

ist wird intensiv untersucht Es konnte in vielen Untersuchungen gezeigt werden dass

die fluorierten Nukleinsaumlureanaloga in ihrer dreidimensionalen Struktur kaum von denen

der natuumlrlich vorkommenden Nukleinsaumluren abweichen Durch diese strukturelle

Aumlhnlichkeit binden die fluorierten Nukleinsaumluren sehr schnell an Enzyme fuumlr welche

natuumlrliche Nukleinsaumluren die Substrate bilden In diesen Komplexen wiederum spielt das

Fluor aufgrund seiner Polaritaumlt und starken Elektronegativitaumlt eine signifikante Rolle in

Bezug auf die biologische Aktivitaumlt (Bergstrom amp Swartling 1988) Das Fluoratom wird

als Mimetikum fuumlr Wasserstoff aufgrund seiner geringen Groumlszlige fuumlr Hydroxylgruppen

wegen seiner aumlhnlichen Polaritaumlt und fuumlr Carbonylsauerstoffe wegen aumlhnlicher Groumlszlige

und Polaritaumlt verwendet Fuumlr Sauerstoff wird auch die CF2-Gruppe als isosterer Ersatz

verwendet Sie wird hauptsaumlchlich als Analogon fuumlr Phosphatsauerstoffe verwendet

Auszligerdem sind Fluoratome in der Lage als Akzeptoren Wasserstoffbruumlcken zu bilden

(Pankiewicz 2000)

Besondere Eigenschaften von Fluor sind

hoche Elektronegativitaumlt

relativ kleine Groumlsse

sehr niedrige Polarisierbarkeit

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 20

drei nichtbindende Elektronenpaare

sehr gute Uumlberlappung zwischen F 2s und 2p Orbitalen mit dem dazugehoumlrige

Orbitalen der zweiten Periode des Periodensystems

Fluorierung einer Verbindung erhoumlht nicht immer die Lipophilie aber auf der andere

Seite das ist immer der Fall mit aromatischen Verbindungen Fluorierung erhoumlht auch

die Faumlhigkeit zu Wasserstoffbruumlckenbindung Theoretische Rechnungen fuumlr die

Bindungsenergie FhellipH variieren zwischen 2 und 32 kcal mol-1 die mit OhellipH

Wasserstoffbruumlcken verglichen werden koumlnnen

Fluornukleoside kann man in drei Gruppen aufteilen Zucker- Phosphat- und Basen-

modifizierte Nukleoside

21 Fluormodifikationen am Zucker

Fluoratome wurden an der Ribose Untereinheit von Nukleosiden an den Kohlenstoffen

von C2acute bis C5acuteeingefuumlhrt Die mit Abstand meisten Verbindungen tragen das Fluoratom

am C2acute Atom Fluoratome an C3acute und C5acute sind etwa gleich oft anzutreffen wogegen

Fluor an C4acute immer noch recht selten zu finden ist

211 C2acute-Fluornukleoside

2acute-Fluornukleosid Analoga sind aus zwei Gruumlnden von Interesse fuumlr die Wissenschaft

Dies ist zum einen die signifikante biologische Aktivitaumlt von Vertretern dieser

Molekuumllgruppe und zum anderen die Informationen die diese Molekuumlle uumlber die Rolle

der 2acute-OH Gruppe in Nukleinssaumlurestrukturen liefern

Der Effekt einer 2acute-Fluor-Substitution auf die Konformation der Ribose wurde intensiv

untersucht da diese auf der Stufe der Oligonukleotide fuumlr die Bindung an Enzyme und

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 21

die biologische Aktivitaumlt von fundamentaler Wichtigkeit ist Roumlntgenstrukturanalysen von

Nukleinsaumluren zeigen dass es zwei Vorzugskonformationen fuumlr die Ribose gibt Dies

sind die C2acute-endo Form wie sie in der B-DNA vorliegt und die C3acute-endo Form wie sie in

der A-DNA vorliegt Ein Uumlbergang zwischen diesen beiden Zucker-Konformationen kann

uumlber den Weg einer Pseudorotation welche durch den gesamten Ring wandert

geschehen Die beiden Energieminima dieser Pseudorotation entsprechen der C2acute-endo

und der C3acute-endo Form Ein Uumlbergang dieser beiden Konformationen verlaumluft bei

Nukleosiden im Nanosekunden Bereich NMR Untersuchungen haben gezeigt dass die

Konformation mehr von der Elektronegativitaumlt der Substituenten als von deren Groumlszlige

oder Faumlhigkeit Wasserstoffbruumlcken bilden zu koumlnnen abhaumlngt (Ikehara 1984 Uesugi et

al 1983 Cheng et al 1983)

Die bedeutendsten Vertreter der Gruppe der 2acute-Fluornukleoside sind 2acute-Fluor

modifizierte Thymidine und Cytidine 2acute-Fluoro-5-iodo-1--D-arabinofuranosylcytosin

(FIAC 7) und 2acute-Fluoro-5-iodo-1--D-arabinofuranosyluracil (FIAU 8) (Abbildung 21)

sind potente und selektive Inhibitoren des Herpes Simplex Virus Typ 1 und Typ 2 des

Varizella-Zoster-Virus und des Cytomegalie-Virus (Watanabe et al 1983 Watanabe et

al 1984) Sie wirken dabei uumlber ihre 5acute-Triphosphate die als Substrate fuumlr den Einbau

in die Virus DNA mittels viraler DNA Polymerasen dienen (Herada et al 1987)

OHO

OH

N

N

NH2

O

I

FO

HO

F

N

N

NH2

O

I

F

FIAC 7 FIAU 8 Abbildung 21 Antivirale 2acute-Fluornukleoside

2acute3acute-Didesoxypurinnukleoside besitzen eine starke anti-HIV Aktivitaumlt Das

entsprechende Inosin Analogon (ddI) ist bereits in der klinischen Testphase Die

Stabilitaumlt gegenuumlber Saumlure ist allerdings gering wodurch eine orale Applikation

erschwert wird Das entsprechende 2acute-fluorierte Analogon weist dagegen eine

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 22

unbegrenzte Saumlurestabilitaumlt unter den Bedingungen auf bei denen ddI und ddA binnen

Minuten zersetzt werden Die anti-HIV Aktivitaumlt der in 2acute-Arabinostellung fluorierten ddI

und ddA ist den nicht fluorierten Didesoxypurinnukleosiden dagegen vergleichbar

(Pankiewicz 2000)

212 C3acute-Fluornukleoside

Die 3acute-Fluor Substitution hat einen aumlhnlichen Effekt auf die 3acute-Position der Ribose wie

die 2acute-Fluor Substitution auf die 2acute-Position NMR Untersuchungen zeigen dass 2acute-

Fluor-2- desoxyuridin zu 78 in der C2acute-endo Form vorliegt waumlhrend 3acute-Fluor-2acute3acute-

didesoxyuridin zu 88 in der C3acute-endo Form vorliegt (Joecks et al 1983)

Der bekannteste Vertreter der Gruppe der 3acute-Fluornukleoside ist 3acute-Fluor-2acute3acute-

didesoxythymidin(FLT) 1988 wurde entdeckt dass FLT eine starke Wirksamkeit gegen

HIV aufweist Nach genauerer Untersuchung stellte sich heraus dass die Wirksamkeit

von FLT gegen HIV sogar groumlszliger ist als die von AZT (Balzarini et al 1988)

213 C4acute-Fluornukleoside

Auf dem Gebiet der C4acute Fluornukleoside wurden ungeachtet der Tatsache dass es

auch natuumlrliche Vertreter dieser Gruppe gibt wie das Antibiotikum Nucleocidin 9 erst

wenige Untersuchungen durchgefuumlhrt Nucleocidin (Abildung 22) wurde 1957 isoliert

und 1976 von Moffat zum ersten Mal synthetisch hergestellt (Jenkins et al 1976)

OO

HO OH

N

NN

N

NH2

S

O

O

H2N

F

Nucleocidin 9

Abbildung 22 Antibiotikum mit C4acute-Fluoratom

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 23

214 C5acute-Fluornukleoside

Es wurden verschiedene C5acute Fluornukleoside synthetisiert um die Moumlglichkeit der

Phosphorylierung zu den entsprechenden Mono- Di- und Triphosphaten in Zellen zu

verhindern Es wurde untersucht ob diese Nukleoside ein Wirkungsspektrum besitzen

das nicht auf der Umwandlung in die entsprechenden Nukleotide beruht

Synthetisch anspruchsvoll war der Ersatz der 5acute-Hydroxylgruppe durch eine CF2-

Gruppe um Difluormethylenphosphat Nukleotide darzustellen (Abbildung 23)

Durch den Einbau der Difluormethylengruppe 10 entstand eine -CH2-CF2-P-

Verknuumlpfung welche ein gutes Mimetikum fuumlr die natuumlrliche -CH2-O-P- Verknuumlpfung ist

Zu dem Einsatz der CF2-Gruppe hat die Uumlberlegung gefuumlhrt dass die CF2-P Bindung

unter natuumlrlichen Bedingungen nicht mehr hydrolisierbar ist Oligonukleotide mit diesen

Molekuumllen wurden synthetisiert und werden untersucht

O

HO OH

PO

PO

PHO

F

F

N

NN

N

NH2

OOO

OH OH OH

10

Abb 23 5acute-Desoxy-5acute-difluormethyl-adenosin-triphosphat

22 Fluormodifikationen an der Phosphatgruppe

Eine Phosphatgruppe kann modifiziert werden durch das Ersezen eine Hydroxylgruppe

mit Fluoratom und so wurde ein Fluorphosphonat erhalten Die zweite Moumlglichkeit ist

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 24

Ersetzen einer Hydroxylgruppe durch eine CF2 oder CHF Gruppe und so wird ein

Fluoralkylphosphonat erhalten

Bei Fluorphosphonaten durch das Ersetzen einer Hydroxylgruppe mit Fluoratom traumlgt

das resultierende Nukleotid bei physiologischem pH nur noch eine negative Ladung

Daraus ergibt sich die Moumlglichkeit den Einfluss der Ladungen auf die Enzym-Substrat

Bindung zu untersuchen Durch seine hohe Elektronegativitaumlt hat ein Fluoratom einen

weiteren wichtigen Einfluss auf die Phosphatgruppe Der pKa wird durch die Fluorierung

stark erniedrigt Dies hat zur Folge dass zB Mg2+-Ionen nur noch schwach an die

Phosphatgruppe binden (Vogler amp Bridger 1982)

Es hat sich gezeigt das eine CH2-Gruppe zwar der beste sterische Ersatz eines

Sauerstoff-Atoms in Phosphonaten ist dass die elektronische Aumlhnlichkeit durch die

geringe Elektronegativitaumlt des Kohlenstoffs verglichen mit Sauerstoff aber doch sehr

unterschiedlich ist Blackburn hat gezeigt dass Fluoralkylphosphonate bessere Analoga

als Methylenphosphonate sind da sie sowohl sterisch als auch elektronisch einem

Sauerstoff-Atom in biologischen Phosphaten sehr nahe kommen (Blackburn 1981)

OO

HO OH

PO

PC

PHO

N

NN

N

NH2

OOO

HOHO OH

F

F

pCF2ppA 11

Abbildung 24 Difluormethylenadenosin-Triphosphat

Untersuchungen mit szlig γ-Difluormethylen-Triphosphaten haben gezeigt dass diese

Verbindungen biologisch wirksamer sind als die entsprechenden szligγ -Methylen-

Triphosphate aber weniger wirksam als natuumlrliche Phosphate Versuche mit pCF2ppA

(Abbildung 24) haben gezeigt dass pCF2ppA ein guter Inhibitor fuumlr

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 25

Kaninchenmuskelpyruvatkinase und ein gutes Substrat fuumlr Rinderherzadenylatkinase ist

(Blackburn et al 1986)

23 Fluormodifikationen an der Nukleobase

Es gibt drei verschiedene Gruppen von fluormodifizierten Nukleobasen Dies sind

modifizierte Pyrimidine modifizierte Purine und fluormodifizierte Nukleobasen deren

molekulare Struktur weder auf der der Pyrimidine noch auf der der Purine beruht

231 Fluormodifizierte Pyrimidine

Fluor substituierte Pyrimidin Nukleoside wie zB 5-Fluor-2acute-desoxyuridin (FdU 12) oder

5-Trifluormethyl-2acute-desoxyuridin (F3CdU 13) sind als therapeutische Reagenzien

bewaumlhrt (Abb 25) Gegenwaumlrtige Studien befassen sich hauptsaumlchlich mit deren

Pharmakokinetik und dem Einfluss des Fluoratoms auf die Struktur-Wirkungs-Beziehung

und weniger mit neuen synthetischen Methoden

O

OH

HO

NH

N

O

O

F

O

OH

HO

NH

N

O

O

F3C

FdU 12 F3CdU 13

Abbildung 25 Fluormodifizierte Pyrimidin-Nukleobasen

In den letzten Jahren sind Verbindungen mit laumlngeren Seitenketten als Methylgruppen

an C-5 verstaumlrkt in den Mittelpunkt des Interesses geruumlckt da Untersuchungen zu dem

Ergebnis gefuumlhrt haben dass solche Verbindungen eine groumlszligere Aktivitaumlt gegen Herpes

Viren aufweisen Wichtig dabei ist dass diese Verbindungen eine houmlhere Selektivitaumlt

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 26

gegenuumlber der Inhibierung der Herpes Virus Replikation zeigen als die klassischen

Antiherpes Wirkstoffe wie zB 5-Iod-2acute-desoxyuridin oder 5-(Trifluormethyl)-2acute-

desoxyuridin (F3CdU 13) Die Moumlglichkeiten zu C-5 Modifizierungen von Nukleosiden

sind sehr groszlig und viele Verbindungen wurden und werden synthetisiert um den

Zusammenhang zwischen Struktur und antiviraler Aktivitaumlt zu klaumlren Die

Untersuchungen haben aber auch gezeigt dass es nicht die Fluorsubstitution per se ist

die fuumlr die Aktivitaumlt und Selektivitaumlt verantwortlich ist F3CdU 13 weist zB eine relativ

hohe Aktivitaumlt gegenuumlber Herpes Simplex Virus Typ 2 auf Die Einfuumlhrung einzelner

Fluoratome in die Seitenkette erhoumlht die antivirale Aktivitaumlt der Nukleinsaumlure Analoga

Es ist deshalb umso uumlberraschender dass Nukleinsaumluren mit voll fluorierten

Seitenketten ihre antivirale Aktivitaumlt vollstaumlndig verlieren

232 Fluormodifizierte Purine

Nur wenige Beispile sind zu finden welche Purine als antivirale Wirkstoffe untersucht

haben Diese sind schon in den spaumlten sechzigern bzw fruumlhen siebziger Jahre

synthetisiert worden Die sind 2-Fluoradenosin (2FA 14) und 6-Fluornebularin (6FN 15)

(Abbildung 26)

O

HO

HOO

HO

HO

2FA 14 6FN 15

OH OH

N

NN

N

NH2

N

NN

N

F

F

Abb 26 Fluormodifizierte Purin-Nukleobasen

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 27

Durchgefuumlhrte Untersuchungen haben keine antivirale Aktivitaumlt gezeigt

24 Fluormodifikationen an RNA-Oligonukleotiden

Um den Einfluss der aromatischen Fluorsubstituenten auf die Stabilitaumlt von RNA-

Duplexen zu untersuchen wurden die fluoriertrn Basenanaloga in RNA eingebaut Bei

den 24-Difluorobenzen 16 und 46-Difluorobenzimidazol 17 (Abbildung 27) handelt es

sich um universelle Basen die bei der Basenpaarung nicht zwischen den vier

natuumlrlichen Nukleosiden unterscheiden Bei beiden Nukleosiden konnten durch die

Kristallstrukturanalysen C-FhellipH Wasserstoffbruumlcken nachgewiesen werden (Parsch

2002)

OHO

HO

F

F

OHO

HO

F

F

N

N

OH OH

16 17

Abbildung27 Fluormodifizierte Basenanaloga

Die thermodynamischen Untersuchungen legten die Grundlage fuumlr die Entwicklung von

chemisch modifizierten Hammerhead-Ribozymen die in der Lage sind Punktmutationen

zu tolerieren Aus den kinetischen Analysen konnte nachgewiesen werden dass das

Ribozym welches mit dem 2acute-Aminoethyl substituierten 24-Difluorobenzimidazol

modifiziert ist in der Lage ist Punktmutationen zu tolerieren Es weist bei Watson-Crick

bdquomismatchldquo-Basenpaaren im Vergleich zum natuumlrlichen Ribozym eine um Faktor 13

erhoumlhte katalytische Aktivitaumlt auf (Kloumlpfer 2004)

2 Einfluss von Fluor auf Nukleinsaumlren 28

OHO

HO

F

OHO

HO

F

N

N

OHO

HO

N

N

OHO

HO

F

N

N

F

OH OH OH

OH

F

18

21 22 23

OHO

HO

F

F

OH

19

OHO

HO

F

F

OH

F

20

F

Abbildung 28 Fluormodifizierte Basenanaloga

Die weiteren stabilisierenden Effekte von Fluor auf die RNA-Duplexe wurden durch die

Messungen von thermodynamischen Parametern zwischen zwei fluorierten

Basenanaloga durchgefuumlhrt

Die RNA-Duplexe wurden zwischen allen moumlgliche Kombinationen gebildet Beim

Vergleich von nicht-natuumlrlichen Basepaaren sind die stabilsten Basenpaare mit 235-

Trifluorobenzen 18 Die stabilsten Basenpaare zwischen Benzol- und Benzimidazol-

Modifikationen sind zwischen 24-Difluorobenzen 19 und 245-Trifluorobenzol 20 auf

der einen Seite und 4-Fluorobenzimidazol 21 5-Fluorobenzimidazol 22 und 6-

Fluorobenzimidazol 23 (Abbildung 28) Im Vergleich mit nichtfluorierten Basen zeigen

die fluorierte Basenanaloga geringere Destabilisierung Da sich diese Basenpaare von

dem Benzol und Benzimidazol nur durch die Fluoratome unterscheiden muss die

Stabilisierung der RNA-Duplexe durch Wechselwirkungen des Fluors zustande kommen

(Živković 2005)

3 Aufgabenstellung 29

3 Aufgabenstellung

Das Ziel dieser Arbeit war die Synthese neuartiger artifizieller Basenanaloga Fluorierte

Benzimidazole haben sich als universelle Basen gezeigt (Parsch 2002) Im Vergleich zu

Benzimidazole unterscheiden sich die Indole durch ein Stickstoffatom in Fuumlnfring-

System Dadurch werden die Elektronenverteilung und die Elektronendichte veraumlndert

Ausgewaumlhlte Indol-Bausteine befinden sich in Abbildung 31

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

Abbildung 31 Zu synthetisierende Fluorindol-Nukleoside

3 Aufgabenstellung 30

Um die Effekte auf die RNA-Stabilitaumlt zu untersuchen sollten die

Phosphoramiditbausteine synthetisiert werden Nach erfolgter Synthese der Nukleosid-

Analoga sollten diese in ihre Phosphoramiditbausteine uumlberfuumlhrt und in 12mer RNA-

Straumlnge mittels automatisierter Festphasensynthese eingebaut werden Diese

Oligonukleotide sollten nach erfolgter Aufreinigung und Charakterisierung mittels UV-

und CD-Spektroskopie untersucht werden Dazu sollten RNA Duplexe gebildet und der

Einfluss der synthetisierten Bausteine durch Paarung mit natuumlrlichen Nukleotiden auf die

Stabilitaumlt der Duplexe bestimmt werden Es sollte ermittelt werden ob die fluorierten

Bausteine Wasserstoffbruumlcken bilden koumlnnen und wie groszlig ihre Basenstapelungs- und

Solvatationsbeitraumlge fuumlr die Stabilitaumlt des RNA-Duplex sind Hierzu sollten die

thermodynamischen Daten aus den UV-spektroskopischen Untersuchungen ermittelt

werden Mit Hilfe von CD-Messungen sollte der Einfluss der modifizierten Bausteine auf

die Struktur der RNA-Doppelhelix untersucht werden

Um ein klares Bild zu bekommen wie die Elektronendichte bzw Basenstapelung die

RNA-Stabilitaumlt beeinflusst sollten auch 7-N-Purin Nukleosid als 46-Difluorbenzimidazol

und 9-Deazapurin als 46-Difluorindol Analoga synthetisiert werden (Abbildung 32)

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abbildung 32 Zu synthetisierende 7-N-Purin und 9-Deazapurin-Nukleoside

Soweit moumlglich sollten die modifizierten Bausteine kristallisiert werden um die

Bedeutung der Fluoratome und Basenorientierung auf die Struktur der Nukleoside und

auf die Kristallpackung zu untersuchen

4 Chemische Synthesen 31

4 Chemische Synthesen

Ziel der vorliegenden Doktorarbeit war die Entwicklung und Synthese artifizieller

universeller Nukleobasen die RNA-Duplexe nicht destabilisieren Die Stabilitaumlt von

RNA-Duplexen wurde durch die Bestimmung der thermodynamischen Parameter

untersucht Die gesuchten Molekuumlle sollten zugleich in ihrer Struktur moumlglichst aumlhnlich

zu den natuumlrlichen Nukleosiden sein um die Struktur der resultierenden RNA so wenig

wie moumlglich zu veraumlndern Dabei hat sich Fluor als das beste Mitetikum fuumlr Sauerstoff

erwiesen da es sowohl in der Groumlszlige als auch in der Polaritaumlt dem Sauerstoff am

naumlhesten kommt (Pankiewicz 2000) Diese Voraussetzungen schraumlnkten die Auswahl

fuumlr die gesuchten Molekuumlle stark ein Basierend auf den Ergebnissen unserer

Arbeitsgruppe sollte die Gruppe von fluorierten Indole untersucht werden wobei es sich

bei den fluorierten Nukleosiden um universelle Basen handelt Als genereller Zugang zu

den Indolen dienen die geeignet substituierten Fluorbenzole Ein weiterer bedeutender

Grund fuumlr die Untersuchung war dass Indol als Strukturfragment in vielen Naturstoffen

vorkommt (Abbildung 41)

Alkaloide ( fast alle haben therapeutische Wirkung )

Hormone ( Melatonin )

Farbstoffe ( Indigo Purpur )

Aminosaumlure ( Tryptophan )

4 Chemische Synthesen 32

H2N

CH2

HN

COOH

H

Trp

NH

OHN

O

Indigo

Abbildung 41 Bekannte Naturstoffe mit Indol Strukturfragmente

Die fluorierten Indole wurden so ausgewaumlhlt dass das Fluoratom dieselbe Position wie

bei Fluorbenzimidazolen hat Damit bekommt man ein klares Bild welche Aumlnderungen

wegfallendes Stickstoffatom im Fuumlnfring-System auf die RNA Stabilitaumlt bringt In

Abbildung 42 befinden sich synthetisierte Indol-Nukleoside

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

Abb42 Fluorindol-Nukleoside

46-Difluorindol-Nukleosid wurde als Analogon zu 46-Difluorbenzimidazol synthetisiert

Beim Vergleich der beiden Nukleoside wurde ersichtlich dass das Indol-Nukleosid eine

bessere universale Base ist Diese Ergebnisse haben hier neue

4 Chemische Synthesen 33

Forschungsperspektiven eroumlffnet Ausgehend davon wurden die Methoden aus dem

Bereich der strukturellen Bioinformatik Molekuumlldynamiksimulationen und freie Energie-

Rechnungen verwendet um noch weniger RNA-Duplex destabilisierende Nukleoside zu

finden Es wurden noch zwei Nukleoside so ausgesucht 7-N-Purin-Nukleosid als

Analoga zu 46-Difluorbenzimidazol und 9-Deaza-Purin als Analoga zu 46-Difluorindol

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abb43Modifizierte Basenanaloga

41 Darstellung ausgewaumlhlter artifizieller Basen

411 Darstellung der Fluorindole

Zur Synthese des Fluorindol-Nukleosiden muumlssen zunaumlchst Fluorindole (nicht komerziell

erhaumlltlich) hergestellt werden (Nichols 2000)

Ausgehend vom kaumluflichen Fluorbenzaldehyd wurden im ersten Reaktionsschritt eine 2-

Azido-propenoat Gruppe uumlber den Aldehyd eingefuumlhrt Die Optimierung der Reaktion

erfolgte durch eine verlaumlngerte Reaktionszeit sowie eine erhoumlhte Reaktionstemperatur

Zur Synthese dieser Zwischenprodukte wurde die basische Loumlsung auf -20degC abgekuumlhlt

Nach Zugabe des Aldehydes wurde zunaumlchst bei -20degC und anschlieszligend bei +4degC

geruumlhrt Dadurch wurde die Ausbeute im Vergleich zu allgemein uumlblichen Ergebnissen

der Literatur verdoppelt Die entstandenen Zwischenprodukte wurden nur durch

4 Chemische Synthesen 34

Extraktion gereinigt und direkt weiter eingesetzt Die Zyklisierung erfolgt unter Ruumlckfluss

in Xylen Nach vier Stunden Reaktionszeit wurden die Produkte 24 25 und 26 erhalten

Nach der quantitativen Verseifung mit NaOH wird die Carboxylgruppe durch

Decarboxylierung mit Cudeg als Katalysator in NMP entfernt Nach der Aufreinigung

wurden die fluorierten Indole 27 28 und 29 isoliert (Abbildung 44)

H

O

NH

1 NaOHaq25h

NHC

Cudeg NMP

NH

240degC 6-8h

N3CH2C(O)Me NaOMeMeOH

-20degC (2h) 4degC 12h

R1

R1R1 R1

R2

R2R2 R2

O

OH

C

O

OMe

R1=F R2= H

R1= H R2=FR1R2=F

OCH3

N3

OR1

R2

Xylen

reflux 4-6h

24 R1=F R2= H 67

25 R1= H R2=F 8026 R1R2=F 73

27 R1=F R2= H 5828 R1= H R2=F 81

29 R1R2=F 50

2 HCl

81 R1=F R2= H 99 R1= H R2=F

109 R1R2=F quantitativ

Abb44 Darstellung von Fluorindole 27 28 29

412 Darstellung von 9-N-Deazapurin

Zur Synthese der 9-N-Deazapurin wurde znaumlchst 3H 5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

als basisches Ringsystem synthetisiert (Furneaux 1999) Die Reaktion verlaumluft in zwei

Stufen ohne Aufreinigung Ausgehend von kaumluflichem Isoxazol wurde unter 30minutiger

Reaktion in basischen Bedingungen erst der Isoxazolring geoumlffnet und danach die Base

neutralisiert Ein so gebildetes Zwischenprodukt wurde unter Anionangriff von Diethyl-

aminomalonat unter basischen Bedingungen zyklisiert zu 3-Amino-2-

ethoxycarbonylpyrrol 30 Im naumlchsten Schritt wurde das 3H 5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-

4-on 31 unter Reflux mit Formamidin-acetat als ein Praumlzipitat bekommen Das Produkt

ist ohne Aufreinigung analytisch sauber Die Verbindung 6-Chloro-9-deaza-purin 32

4 Chemische Synthesen 35

wurde aromatisiert durch die Chlorierung Die Reaktion erfolgte mit POCl3 als Reagenz

und auch als Loumlsungsmittel wegen schlechter Loumlslichkeit des Edukts Nach weiteren

drei Stunden Reflux konnte das Produkt 32 als weiszliger Feststoff in 85iger Ausbeute

erhalten werden Das gewuumlnschte Produkt 9-Deazapurin 33 konnte in 76iger

Ausbeute mittels katalytischer Hydrierung erhalten werden (Abbildung 45)

NO EtONaEtOH OEtEtO

OO

NH2

48+72 Std RT

HNEtOO

H2N

H2NCH=NH AcOH

EtOH 16h reflux

HN

N

HN

O

31 46

NO

EtONaEtOHCN

O

HN

N

HN

O

30 min 0-8degC

EtO OEt

O O

NH2

CN

HNHO COOEt

COOEt

-H2O

C

HN COOEt

COOEt

N

HN

NH2

HN CHNH2OEt

O

HN

N

HN

O

POCl3

Reflux 3 Std

N

N

HN

Cl

H2 PdC

10 Std

N

N

HN

30

32 85 33 7631

Abb 45 Darstellung von 9-N-Deazapurin mit mechanistischer Darstellung

42 Glycosylierung Reaktionen

Die Methode zur direkten Glycosylierung der Indolen ist noch nicht bekannt mit

Ausnahme wenn Indol in Position 2 eine aktivierende Gruppe hat Es gibt mehrere

Moumlglichkeiten ein Indol-ribonukleosid zu synthetisieren enzymatisch (Abbildung 46 III)

oder uumlber Indolin (Abbildung 46IV) Die beiden Methoden haben sehr schlechte

4 Chemische Synthesen 36

Ausbeuten Die Methode uumlber Desoxy-nukleosid hat mehrere Syntheseschritte mit

hohen Ausbeuten (Abbildung 46 II)

Abbildung 46 Die Moumlgliche Synthesewege Indol-Ribo-Nukleosid

Erste Methodeauswahl war die direkte Glycosylierung mit geeignet geschuumltzter Ribose

(Abbildung 47) Die Methode war nicht erfolgreich und die Optimierung durch

veraumlnderte Basen und Reaktionszeiten lieferte das gewuumlnschte Produkt in maximaler

Ausbeute von 4 Aufgrund mehrerer entstandener Nebenprodukte von denen nur die

Gewuumlnschte vollstaumlndige Analytik hat war die Trennung erschwert Alle Reaktionen

befinden sich in Abbildung 47 mit tabellarisch vorgestellten Bedingungen der

Reaktionen

INDOL-RIBONUKLEOSID

I Indol+Ribose II Indol + Desoxyribose

III Transfer Glycosilierung

IV Indolin+ Ribose

Mehrere Synhteseschritte

Schlechte Ausbeute Schlechte Ausbeute

4 Chemische Synthesen 37

Abbildung 47 Versuchte Glycosilierungsreaktionen

Die Desoxy-Glycosylierung mit einer geeignet geschuumlzten α-Cl-Desoxyribose liefert das

gewuumlnschte Nukleosid in hohen Ausbeuten Aufgrund des Anionangriffs und einer

kurzen Reaktionszeit liefert die Glycosylierungsreaktion nur reine szlig-Nukleoside

421 Darstellung von 35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid

Zur Synthese der Indol-Nukleoside und des 9-N-Purin-Nukleosids muss zunaumlchst 35-

Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid (Rolland at al 1997) synthetisiert

werden (Abbildung 48) Die Synthese verlaumluft in drei Syntheseschritten ohne

Aufreinigung Als Ausgangsprodukt dient 2-Desoxy-D-Ribose Die Methylierung am

anomeren Zentrum erfolgt unter Saumlurekatalyse mit 1-iger methanolischer HCl-Loumlsung

4 Chemische Synthesen 38

Die kurze Reaktionszeit gewaumlhrleistet dass nur die reaktivste Hydroxygruppe methyliert

wird 34 nicht jedoch die 3 und 5-Position Nach Neutralisation mit NaHCO3 koumlnnen die

Toluoylschutzgruppen eingefuumlhrt werden 35 Diese sind sowohl unter den Bedingungen

der Glycosilierung als auch im sauren Medium der anschlieszligenden Chlorierung stabil

Der wichtigste Punkt dieser Reaktion ist die Chlorierung in einem Temperaturbereich

von bis 25degC faumlllt das gewuumlnschte α-Isomer in konzentrierter Essigsaumlureloumlsung aus

Dieser Reaktionsschritt bestimmt die Reinheit des Produktes Die entstandene α-Chloro-

furanose 36 isomerisiert in saurer Loumlsung Deswegen muss die Reaktion

schnellstmoumlglich beendet und aufgearbeitet werden Maximale HCl Konzentration wird

mit einer Mischung aus Essigsaumlure Wasser und Acetylchlorid erreicht Durch die

Aufarbeitung muss der Rest der Essigsaumlure komplett entfernt werden sonst ist die

Hydrolyse und Isomerisierung bei der Lagerung moumlglich Die erreichten Ausbeuten mit

dieser Reaktionsfuumlhrung variieren zwischen 60 und 70 Das so erhaltene Produkt

enthaumllt weniger als 01 des szlig-Isomeres

OHO

OH

OHAcClMeOH

25 Min RTO

HO

OH

OCH3

p-Me-C6H4-COClPy

RT12 Std

ORO

OR

OCH3

R=p-Me-C6H4-C(O)-

AcClCH3COOHH2O

15 Min

ORO

ORCl

34

35 36 60-70

Abbildung 48 Darstellung von 35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid

421a Die Glycosilierungs-Reaktion von Indole und 9-Deazapurin

Die Synthese des Indol Ribonukleosides und 9-N-Deazapurins besteht aus mehrstufigen

Prozessen Durch Deprotonierung der Nukleo-Base mit Natriumhydrid unter 10

4 Chemische Synthesen 39

minutigen Ruumlhren wird das Anion gebildet Die Glycosylierungsreaktion laumluft sehr

schnell ( 20 bis 30 min ) unter einem Anionangriff Dadurch werden nur reine szlig-

Nukleoside (37) in fast quantitativen Ausbeuten geliefert Die Reaktion findet in der

konzentrierten Loumlsung statt Die Ausbeuten Glycosilierungsreaktionen fuumlr Indole liegen

zwischen 90 und 99 Aufgrund der schlechten Loumlslichkeit des 9-Deazapurin liefert

die Reaktion in dies Fall eine Ausbeute von weniger als 90 Eine Verlaumlngerung der

Reaktionszeit verbessert die Ausbeute nicht weil der α-Cl-zucker isomerisiert wurde

und dadurch auf DC ein zweites Isomer beobachtet werden konnte Nach der

Glycosilierung werden die Toluoylschutzruppen unter basischen Bedingungen

abgespalten (38) Die Reaktion erfolgt mit katalytischer Menge der Bases bei

Raumtemperatur

N

F

F

H

MeCN 10 Min

NaH

N

F

F

OOTol

OTolCl

+20 Min

N

F

F

OTolO

OTol 37 99

MeONaMeOH

RT 2h

N

F

F

OHO

OH 38 98

OsO4 NMO

RT 20Std

N

F

F

OHO

HO OH

TBDPSCl

Pyridin RT 24 Std

N

F

F

OTBDPSO

OH 39 88

N

F

F

OTBDPSO

OMs

MsCl

PyCH2Cl2 4 Std

40 99

N

F

F

OHO

Bu4NF THF

50degC 2 Std

41 99 42 68

Abbildung 49 Synthese von 1acute-Desoxy-1acute-(46-difluorindolyl)-szlig-D-ribofuranose 42 mit mechanistischer Darstellung der Glycosilierungsreaktion

4 Chemische Synthesen 40

Durch die Reaktionsfuumlhrung bedingt koumlnnen keine α-Nukleoside entstehen Dazu

wurden ROESY-NMR Spektren aufgenommen Zur Bestaumltigung der szlig-Nukleoside wurde

die raumlumliche Naumlhe zwischen dem Proton an C1acute und dem Proton an C4acute identifiziert Im

Fall des α-Nukleosides sollten somit keine ROE-Signale zwischen diesen Protonen zu

messen sein Abbildung 410 zeigt einen Ausschnitt aus den ROESY-NMR Spektren

von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol

N

OHO

OHHH

ROE

OHO

OHH

N

F

H

F

Abbildung 410 Ausschnitt eines 400 MHz ROESY-NMR-Spektrums von1-(2acute-

desoxy-β-D-erythro- pentofuranosyl)-7-fluorindol

Die selektive Schuumltzung der 5acute-Hydroxigruppe erfolgt mit TBDPSCl in hohen Ausbeuten

(39) Die Mesylierung der 3acute-Hydroxigruppe liefert das komplett geschuumltzte Nukleosid

(40) in quantitativer Ausbeute Mittels tetra-Butylamoniumfluorid erfolgt die Entschuumltzung

4 Chemische Synthesen 41

von 5acute- und Eliminierung der 3acute-Gruppe in einem Reaktionsschritt (Abbildung 49 41)

Mit Osmiumtetroxyd als Katalysator wird die Doppelbindung in Anwesenheit von N-

Methylmorpholin-4-oxid und Wasser- dixydroxyliert (42) Die Mechanistische

Darstellung der Dihydroxylierungsreaktion befindet sich in Abbildung 411 Die

Gesamtausbeute der erhaltenen Nukleoside variiert zwischen 45 und 70

RR

OH

OH

H2O

OsO

O

O

O

R

R

O

O

Os

O

O

NMO

NMM

R

R

O

O

Os

O

O

R

R

O

O

Os

R

R

O

O O

R

RO

Os

R

R

O

O

OH

O

OH

H2O

RR

OH

OH

H2O

RR

R

RO

Os

R

R OO

O

2-

411 Mechanistischer Darstellung der Dihydroxilierungsreaktion mit OsO4

Alle synthetisierten Nukleoside wurden auch als Ribonukleoside durch

Kristallstrukturanalyse nachgewiesen Die Kristallstruktur des 6-Fluoroindol-Nukleosids

befindet sich in Abbildung 412

4 Chemische Synthesen 42

Abbildung 412 Kristallstruktur von 6-Fluoroindol-Nukleosid

421b Glycosilierung von 7-N-Purin

Die Glycosilierungsreaktion zum Nukleosid wurde nach der Methode von H Vorbruumlggen

durchgefuumlhrt (Vorbruumlggen 1981a) Diese fuumlr Purine und Benzimidazole geeignete

Nukleosidsynthese liefert unter Friedel-Krafts-Katalyse szlig-N1-verknuumlpfte Nukleoside in

hohen Ausbeuten Basierend auf der Silyl-Hilbert-Johnson-Reaktion wird bei der

Vorbruumlggen- Glycosilierung ein peracetylierter Zucker 44 mit einer Nukleobase in

Acetonitril in Anwesenheit eines schwachen Friedel-Krafts-Katalysators oder einer

Lewissaumlure wie zB (Trimethylsilyl)trifluormethansulfonat umgesetzt Hierbei finden drei

Prozesse statt

bull die Bildung eines elektrophilen Zuckerkations 45 unter Nachbargruppenbeteiligung

bull die Silylierung der Nucleobase mit NO-Bis(trimethylsilyl)acetamid (BSA) idealerweise

unter Bevorzugung der Position N1

bull die Reaktion zum Nukleosid unter Beteiligung der beiden Komponenten

Die Reaktion verlaumluft unter thermodynamischer Kontrolle und liefert reine szlig-Nukleoside

da die silylierte Nukleobase nur von einer Seite die Zuckerebene angreifen kann

(Abbildung 413) Das intermediaumlre Zuckerkation 45 entsteht durch Abspaltung eines

Trimethylsilylacetylesters Der protonierte Fuumlnfring steht dann in der α-Position an der

4 Chemische Synthesen 43

Ribose Die Silylierung der Nukleobase 43 welche die Loumlslichkeit des Purins 43 in

Acetonitril deutlich erhoumlht liefert aufgrund der Delokalisation des N-Wasserstoffs zwei

Intermediate Die gewuumlnschte N7-silylierte Nukleobase und das N9-Isomer Folglich

erhaumllt man nach Umsetzung mit dem Zuckerkation 45 ein Produktgemisch aus 2acute3acute5acute-

Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 7-N-purinyl)-szlig-D-ribofuranose 46 und 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-

desoxy-1acute-( 9-N-purinyl)-szlig-D-ribofuranose 47

N

NN

NH

N

NN

N

N

NN

N

Si

Si

+BSA

N

NN

N

OAcO

AcO OAc

+

46 18O

AcO

AcO OAc

OAcO

AcO

AcO O

O

TMSOTf

NaOMeMeOH

48 97

OTf

43

4544

N

NN

N

OAcO

AcO OAc 47 66

N

NN

N

OHO

HO OH

Abbildung 413 Synthese von 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purinyl)-szlig-D-ribofuranose 48 mit mechanistischer Darstellung der Glycosilierungsreaktion nach Vorbruumlggen

Das Produktverhaumlltnis im aufgefuumlhrten Beispiel betraumlgt 137 Die Unterscheidung der

beiden Isomere war mittels 2D-NMR-Spektroskopie moumlglich In ROESY-Experimenten

4 Chemische Synthesen 44

konnte fuumlr das gewuumlnschte Isomer 46 ein intensiver Kreuzpeak H1acute und H6 und eine

schwache Kupplung zwischen H5acute und H6 Die Aufnahme des Spektrums der

Verbindung 47 zeigte diese Kupplungen nicht

Fuumlr die Deacetylierung von 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(7-N-purinyl)-szlig-D-

ribofuranose 46 bieten sich zwei chemische Varianten an Zum einen die Abspaltung der

Schutzgruppe unter milden basischen Bedingungen durch 20-stuumlndiges Ruumlhren in

ammoniakalischem Methanol (Neilson 1971) Ammoniakalisches Methanol kann durch

Einleiten von NH3 in MeOH bei -20degC hergestellt werden und ist bei dieser Temperatur

lagerbar Die Reaktion verlaumluft in guten Ausbeuten Das waumlhrend der Reaktion

entstehende Acetamid ist jedoch relativ schwer abtrennbar und fuumlhrt bei der

Auftrennung zu Ausbeuteverlusten Aus diesem Grund wie auch wegen der langen

Reaktionszeit wurde auf die klassische Entschuumltzung durch katalytische Mengen von

Natrium-Methanolat zuruumlckgegriffen Die Reaktion erfolgt in absolutem Methanol bei

Raumtemperatur und ist nach Zutropfen des Methanolats bei einstuumlndigem Ruumlhren

beendet Die Aufreinigung des entschuumltzten Nukleosids 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purinyl)-szlig-D-

ribofuranose 48 erfolgt uumlber eine Saumlulenchromatographie

43 Synthese der RNA-Bausteine

Zur Synthese eines in der RNA-Festphasensynthese kupplungsfaumlhigen Bausteines

muumlssen zunaumlchst die 5acute- und die 2acute-Hydroxygruppen orthogonal geschuumltzt werden

Anschlieszligend erfolgt die Phosphitylierung zum Phosphoramidit

431 Dimethoxytritylierung der 5acute OH-Funktion

Als Standardschutzgruppe in der Nukleosidchemie fuumlr die 5acute-Position hat sich die 44acute-

Dimethoxytriphenylmethylgruppe etabliert Diese kann in guten Ausbeuten eingefuumlhrt

werden und waumlhrend der Oligonucleotid-Festphasensynthese schnell und effizient mit

Trichloressigsaumlure (TCA) abgespalten werden Dabei wird die Menge an abgespaltenem

Tritylkation detektiert und zur Verfolgung der Kupplungsausbeute und -effizienz

herangezogen

4 Chemische Synthesen 45

Die 44acute-Dimethoxytriphenylmethylgruppe wird bei Raumtemperatur in Pyridin und

Triethylamin eingefuumlhrt (Abbildung 414 Smith 1962 Schaller 1963) Aufgrund der

hohen Reaktivitaumlt des primaumlren 5acute-Alkohols erfolgt die Reaktion selektiv an dieser

Position Das bei der Reaktion entstehende HCl wird durch den Uumlberschuss an Pyridin

abgepuffert Alle Nukleoside konnten in sehr guten Ausbeuten hergestellt werden

OHO

HO OH

N

F

ODMTrO

HO OH

12 eq DMTrCl

Pyridin Et3N

N

F

50 7549

Abb414 Synthese der tritylierten Verbindung 50

432 Die TBDMS-Schutzgruppe

Zur Protektion der 2acute-Hydroxygruppe waumlhrend der RNA-Festphasensynthese werden

ia Silylschutzgruppen verwendet (Ogilvie 1974a amp 1978b) Diese koumlnnen nach

erfolgter Oligoribonukleotidsynthese mit Fluoridionen abgespalten werden (zur RNA-

Festphasensynthese und der Aufreinigung von Oligonukleodtiden (siehe Kapitel 6 und

11) In den letzten Jahren hat sich die tert-Butyldimethylsilyl(TBDMS)-Gruppe als

Standard in der Phosphoramiditchemie durchgesetzt

Zur Synthese 2acute-TBDMS-geschuumltzter Nukleoside werden die 5acute-geschuumltzten Nukleoside

in einer 11-Mischung aus Pyridin und THF geloumlst und mit tert-Butyldimethylchlorsilan

4 Chemische Synthesen 46

(1M Loumlsung in THF) versetzt (Abbildung 415) Dabei entsteht immer ein Gemisch aus

dem 2acute- und 3acute-Regioisomer Der Zusatz von Silbernitrat bewirkt eine Steigerung des

Anteils an 2acute-O-tert-Butyldimethylsilyl-substituiertem Produkt (Hakimelahi 1982)

Zudem ermoumlglicht das cis-Diol-System der Ribose eine Wanderung der Schutzgruppe

von der 2acute-Position zur thermodynamisch guumlnstigeren 3acute-Position (Jones amp Reese

1979) Dies wird vor allem in polaren Loumlsungsmitteln beobachtet und traumlgt zu deutlichen

Ausbeuteverlusten bei

ODMTrO

HO OH

ODMTrO

HO OTBDMS

THFPy RT 20 Std

NF N

F

F F

ODMTrO

TBDMSO OH

NF

F

+

52 40 53 38

TBDMSClAgNO3

51

Abbildung 415 Einfuumlhrung der TBDMS-Schutzgruppe

Die Trennung der 2acute- und 3acute-Regioisomeren war in alle Faumlllen nur uumlber praumlparative

HPLC moumlglich Die Charakterisierung und Unterscheidung der Isomeren erfolgte durch

1H1H-COSY-NMR-Spektroskopie

433 Phosphitylierung

Die Umsetzung des 5acute- und 2acute-geschuumltzten Nukleosids 52 zu kupplungsfaumlhigem

Monomeren das in der RNA-Festphasensynthese eingesetzt werden kann erfolgt mit 2-

Cyanethyldiisopropylchlorphosphoramidit Dieses kann in zwei Substitutionsreaktionen

aus PCl3 3-Hydroxypropionitril und Diisopropylamin hergestellt werden (Sinha 1983)

Zur Synthese des nukleosidischen Phosphoramidits 54 (Abbildung 416) wurden die

Verbindungen in Acetonitril geloumlst mit Collidin und N-Methylimidazol als Aktivator

versetzt und auf 0degC abgekuumlhlt Nach Zugabe des Phosphitylierers wurde zunaumlchst im

4 Chemische Synthesen 47

Eisbad und anschlieszligend bei Raumtemperatur geruumlhrt Um die Bildung von H-

Phosphonaten zu vermeiden ist darauf zu achten dass nur kurze Zeit bei

Raumtemperatur geruumlhrt wird

ODMTrO

HO OTBDMS

ODMTrO

O OTBDMS

P CNN

(iPr)2NP(Cl)OCH2CH2CNN-Me-Imidazol

sym-Collidin CH3CN0degC RT 40 Min

NF N

F

F F

52 54 68

Abb 416 Synthese der Phosphoramidit 54

Bei der Isolierung des Reaktionsproduktes ist zur Abtrennung des sym Collidins mit

chromatographischen Methoden oft ein zweiter Trennschritt notwendig Wird bei der

Aufarbeitung die organische Phase jedoch mit 001M Zitronensaumlure ausgeschuumlttelt geht

das Collidin durch Protonierung direkt in die waumlssrige Phase uumlber (Wozninak 1997) Die

Dimethoxytrityl-Schutzgruppe ist unter diesen Bedingungen stabil und man erhaumllt

bereits vor der saumlulenchromatographischen Trennung ein relativ sauberes Rohprodukt

Das gewuumlnschte Phosphoramidit kann dann mit einer kurzen Chromatographie-Saumlule

schnell und effizient isoliert werden

Bei der Reaktion entstehen als Produkt zwei Diastereomere welche bei der

Aufreinigung uumlber praumlparative Duumlnnschichtchromatographie nicht getrennt werden

muumlssen Beide Isomere koumlnnen in der Festphasensynthese eingesetzt werden Das

TBDMS-geschuumltzte Phosphoramidit 54 konnte in einer Ausbeute von 68 hergestellt

werden Die Charakterisierung der Phosphoramidite erfolgte sowohl uumlber 1H-NMR-

Sprektroskopie und ESI-Massenspektrometrie als auch uumlber 31P-NMR (Abbildung 417

und Abbildung 418)

4 Chemische Synthesen 48

00101020203030404050506060707080809090100100110110120120130130140140150150160160170170180180190190 Abb417 31P-NMR-Spektrum von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert- butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- 5-fluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose 57

Abb418 31P-NMR-Spektrum von 5acute-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (4-fluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose 56

4 Chemische Synthesen 49

44 Syntheseuumlbersicht

Zur besseren Uumlbersicht der in Kapitel 4 vorgestellten Synthesen ist in Abbildung 419

der Syntheseweg zu den Indol-Amiditen 54-59 Abbildung 420 beschreibt die

Darstellung des 7-N-Purin-Amidit und die Abbildung 421 die Darstellung des 9-

Deazapurin-Amidit

4 Chemische Synthesen 50

R=p-Me-C6H4-CO

1 NaHMeCN 10 Min

20 MinMeONaMeOH

RT 2h2

2 MsClPyCH2Cl245hRTBu4NF THF

50degC 2h

OsO4 NMO

20h RT

N

R4

R2

R1

R3

OHO

OH

N

R4

R2

R1

R3

OTolO

OTol

1TBDPSClPy24hRT N

R4

R2

R1

R3

OTBDPSO

OMs

N

R4

R2

R1

R3

OHO

N

R4

R2

R1

R3

OHO

HO OH

N

R4

R2

R1

R3

H

DMTrCl Pyridin Et3N

RT 24h

OTolO

OTolCl

N

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

HO OH

TBDMSClTHFPyr AgNO3

RT 20hN

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

TBDMSO OH

N

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

HO OTBDMS

+

NP

OCN

Cl

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CN

N

R4

R2

R1

R3

ODMTrO

O OTBDMS

PCNN

55 R1 R2 R3 R4= H56 R1=F R2 R3 R4= H57 R2=F R1 R3 R4= H58 R3=F R2 R3 R4= H59 R4=F R1 R2 R3= H54 R1R3=F R2 R4= H

Abbildung 419 Synthese der Phosphoramidite 54-59

4 Chemische Synthesen 51

O

AcO

OAcN

N NH

N

OAc

AcO

+BSA TMSOTf

CH3CNMicrowelle

O

HO OH

HO

N

NN

N

O

AcO OAc

AcO

N

NN

N

O

AcO OAc

AcO

N

NN

N

+

46 18 47 66

MeONaMeOH

DMTrCl Pyridin Et3N

RT 24h

O

HO OH

DMTrO

N

NN

N

TBDMSCl THFPyr AgNO3

RT 20h

O

HO OTBDMS

DMTrO

N

NN

N

O

TBDMSO OH

DMTrO

N

NN

N

+

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CNN

PO

CN

Cl

O

O OTBDMS

DMTrO

N

NN

N

PCNN

63 62

43 44

48 97

60 58

61 36 62 33

Abbildund 420 Synthese des 7-N-Purin Phosphoramidits 63

4 Chemische Synthesen 52

NO EtONaEtOH OEtEtO

OO

NH2

48+72 Std RT

HNEtOO

H2N

H2NCH=NH AcOH

EtOH 16h reflux

HN

N

HN

O

POCl3

Reflux 3 Std

N

N

HN

Cl

H2 PdC

10 Std

N

N

HN

R=p-Me-C6H4-CO

1 NaHMeCN 10 Min

20 Min2O

TolO

OTolCl

N

N

N

OTolO

OTol

MeONaMeOH

RT 2h

N

N

N

OHO

OH

N

N

N

OTBDPSO

OMs

2 MsClPyCH2Cl245hRT

1TBDPSClPy24hRT Bu4NF THF

50degC 2h

OsO4 NMO

20h RT

N

N

N

OHO

N

N

N

OHO

HO OH

DMTrCl Pyridin Et3N

RT 24h

N

N

N

ODMTrO

HO OH

TBDMSClTHFPyr AgNO3

RT 20h

N

N

N

ODMTrO

TBDMSO OH

N

N

N

ODMTrO

HO OTBDMS

+

NP

OCN

Cl

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CN

N

N

N

ODMTrO

O OTBDMS

PCNN

72 73

30 31 46

32 85 64 85

65 76 66 75

67 93 68 36

69 54 70 32 71 32

Abbildung 421 Synthese des 9-Deazapurin Phosphoramidits 61

4 Chemische Synthesen 53

45 Abasischer Baustein

Fuumlr umfassende Untersuchungen zu Basenstapelungswechselwirkungen gehoumlrt ein

Vergleich der zu untersuchenden Verbindungen mit einem abasischen Baustein Ein

abasischer Baustein traumlgt keine Nukleobase und kann somit nicht durch

Basenstapelungswechselwirkungen zur Stabilitaumlt einer Doppelhelix beitragen

Ausgehend von D-Ribose wurde erst 235-Tri-O-benzyl-ribofuranose synthetisiert Um

einen abasischen Baustein zu erhalten muss die Hydroxylgruppe an C1 entfernt

werden Dazu wurde Ausgangprodukt 73 in Acetonitril geloumlst und mit Bortrifluorid-

Ethyletherat und Triethylsilan versetzt (Purdy et al 1994) Nach einer Reaktionszeit von

15 Stunden ist die Reaktion beendet Im Gegensatz zu den Dehydroxylierungen der C-

Nukleoside wird die Reaktion bei Raumtemperatur durchgefuumlhrt Nach Aufarbeitung

erhaumllt man 235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose 74 in 884 iger Ausbeute

Die Abspaltung der Schutzgruppen verlief in EthanolCyclohexen-Loumlsung mit

Palladiumhydroxid (20) auf Kohle (Hossain et al 1998) in guten Ausbeuten Bei der

Reaktion handelt es sich wie bei den C-Nukleosiden um eine Transfer-Hydrogenolyse

bei der Cyclohexen als Wasserstoff-Donor fungiert (Hanessian et al 1981) Nach vier

Stunden sieden unter Ruumlckfluszlig sind alle drei Benzyl-Schutzgruppen abgespalten und 1-

Desoxy-D-ribofuranose 75 wird mit 953 iger Ausbeute als farbloser Feststoff erhalten

Die folgenden Syntheseschritte zum Amidit sind den der anderen bisher beschriebenen

Amiditbausteine aumlhnlich Zuerst wird die 5acute-Hydroxylfunktion mit Dimethoxytriphenyl-

methylchlorid geschuumltzt Die anschlieszligende Schuumltzung mit TBDMSCl in PyridinTHF in

Gegenwart von Silbernitrat liefert wie erwartet ein Isomerengemisch aus an 2- bzw 3-

Position geschuumltztem Zucker Im Gegensatz zu allen anderen bisher beschriebenen

Benzol- und Benzimidazol-Nukleosiden zeigen beide TBDMS geschuumltzten Isomere des

abasischen Bausteins keine Wanderungstendenz der TBDMS Schutzgruppe Aus

diesem Grund kann anhand der Ausbeuten der Einfluss des Silbernitrates auf die

Groumlszligenordnung des Isomerenverhaumlltnisses gezeigt werden Das fuumlr die weitere

Synthese benoumltigte 2-TBDMS geschuumltzte Isomer 78 entsteht 22-fach haumlufiger als das

3-TBDMS geschuumltzte Isomer 77 (603 zu 273 )

4 Chemische Synthesen 54

TBDMSClTHFPyr AgNO3

RT 20 StdO

DMTrO

TBDMSO OH

ODMTrO

HO OTBDMS

+

NP

OCN

Cl

sym-CollidinN-Methylimidazol

CH3CN

ODMTrO

O OTBDMS

PCNN

OBnO

BnO OBn

OHBF3OEt2 Trietylsilan

CH3CN 15 StdO

BnO

BnO OBn

Pd(OH)2

n-HexanEtOHReflux 4 Std

OHO

HO OH

DMTrCl Et3N

Py RT 4 Std

ODMTrO

HO OH

79 48

78 6077 27

74 88 75 95

76 86

73

Abbildung 422 Syntheseuumlbersicht fuumlr 3-O-(2-Cyanethoxydiisopropylphosphin)-5-O-

(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribo-furanose 79

Die Phosphitylierung von 5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-

butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-ribofuranose 78 liefert unter klassische Bedingungen das

gewuumlnschte Produkt 79 mit einer Ausbeute von 478 (Abbildung 422)

5 Kristallstrukturanalysen 55

5 Kristallstrukturanalysen

Ein Kristall ist ein geordnetes supramolekulares System und entsprechend Dunitz bdquoa

supramolecular par excellenceldquo (Dunitz 1996) Die Roumlntgen Einkristallstrukturanalyse

liefert genaue Informationen uumlber die Strukturen von molekularen Komplexen und die

Nichtbindenden Wechselwirkungen zwischen den Atomen im festen Zustand Diese

Technik hat sich zur bedeutendsten in der Strukturaufklaumlrung entwickelt

Alle Datenbanken die Informationen uumlber Kristallstrukturen erhalten sind

exponential gewachsen und werden genutzt um Informationen uumlber chemische

Wechselwirkungen zu erhalten

Die sind die Grundlagen fuumlr die intensive Untersuchung klassischer H-bindungen und

in letzten Zeit werden sie genutzt um schwaumlchere H-Bindungen beispielsweise C-

HO C-HhellipN C-HhellipCl zu untersuchen und aktuell werden C-HhellipF-C

Wasserstoffbruumlcken betrachtet Die Richtung die Energien die Entfernung relativ zu

den van der Waals Radien und Bindungslaumlngen sind nuumltzliche Kriterien um H-

Bruumlcken zu klassifizieren In diesem Zusammenhang sind C-Hπ Wechselwirkungen

als Wasserstoffbruumlcken definiert worden

Es koumlnnen Parallelen zwischen der Strukturaufklaumlrung aus Modellsystemen in

fluumlssiger Phase und denen die die Supramolekulare Natur eines molekularen

Netzwerks im festen Zustand definieren gezogen werden

51 Bragg-Gleichung

Roumlntgenstrahlung entsteht wenn in einem Atom die inneren Elektronen ihre Bahn

um den Kern aumlndern und dabei Energie abgeben oder wenn schnelle Elektronen um

die Kurve fliegen oder abrupt gebremst werden Wilhelm Conrad Roumlntgen entdeckte

5 Kristallstrukturanalysen 56

im Jahr 1895 zufaumlllig eine neue Art von Strahlung Er wusste nicht welcher Natur sie

war und nannte sie X-Strahlung

Trifft Roumlntgenstrahlung auf einen Kristall so wird dieser von einem Groszligteil der

Strahlung ungehindert durchdrungen Allerdings wird auch beobachtet dass

Strahlungsanteile durch den Kristall zum Teil erheblich abgelenkt werden ein

Phaumlnomen das man als Roumlntgenbeugung bezeichnet Montiert man hinter dem

Kristall eine Fotoplatte um die abgelenkten Strahlungsanteile sichtbar zu machen

erhaumllt man darauf charakteristische Muster Ursache hierfuumlr ist nach einer

klassischen Vorstellung die Reflexion oder Beugung von Roumlntgenstrahlung an

Schichten innerhalb des Kristalls die sich wie halbduchlaumlssige Spiegel (Abbildung

51) verhalten so genannten Netz- oder Gitterebenen

Nur wenn die Bragg Gleichung erfuumlllt ist dann wird die maximale Intensitaumlt vom

Kristall gebeugt (BraggampBragg 1913)

nλ=2d sin(θ)

Abbildung 51 Braggsche Reflexionsbedingung

λ-Wellenlaumlnge

d-Netzebenenabstand

θ-Glanzwinkel

n-ganze Zahl

5 Kristallstrukturanalysen 57

52 Kristallstrukturanalysen der Nukleosidanaloga

Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen von allen Fluorindol-Nukleosiden und von

7-N-Purin-Nukleosid Einkristalle und daraus Kristallstrukturen zu erhalten Die

Kristalle wurden aus Wasser oder aus einer Mischung aus Methanol und Wasser bei

Raumtemperatur oder bei 4degC erhalten Die vollstaumlndigen Datensaumltze der

Roumlntgenstrukturanalysen befinden sich in Anhang Teil A Alle Kristalldaten sind in

Tabelle 51 gezeigt

Nukeosid kristallisiert

aus

Temperatur [ degC ]

Kristallsystem Raumgruppe Zucker-konformation

4FI MethanolWasser 4degC monoklin P21 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

5FI Methanol 4degC orthorombisch P212121 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

6FI Methanol 4degC orthorombisch P212121 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

7FI Methanol 4degC monoklin C2 zwischen C2acute-endo C3acute-exo

46DFI Methanol 4degC orthorombisch

P212121 C3acute-endo

7NP MethanolWasser 4degC orthorombisch

P212121 C2acute-endo

Tabelle 51 Kristalldaten des Nukleosidanaloga

Alle erhaltenen Kristalle sind entweder in einem orthorombischen oder in einem

monoklinen Kristallsystem kristallisiert Die Kristalle weisen immer eine hydrophile

Schicht aus den Fluoraromaten auf

Die FH Abstaumlnde zwischen dem Fluoratom und einem Wasserstoffatom welches

sich in ortho-Position zu einem Fluoratom eines im Kristall gegenuumlberliegenden

Molekuumlls befindet variiert zwischen 230 Aring bei 7FI und 269 Aring bei 4FI Die

5 Kristallstrukturanalysen 58

gemessenen FH Abstaumlnde sind deutlich kuumlrzer als die Summe der van-der-Waals

Radien von Fluor und Wasserstoff mit 255 Aring auszliger bei 4FIwobei dieser Abstand

269 Aring betraumlgt somit kann von FH Wechselwirkungen gesprochen werden

Bedingt durch die FH Wasserstoffbruumlcke wird die Orientierung der Nukleoside

zueinander veraumlndert

Kristallpackungen von aromatischen Systemen sollten eine Fischgraumlten-Struktur

aufweisen Die Kristallpackungen der Fluorphenyl-nukleoside und Fluorindolyl-

nukleoside (Abbildung 52 a) weisen alle keine Fischgraumlten-Struktur auf Durch die

FH Wasserstoffbruumlcke kommt es zu einer gegenuumlberliegenden Orientierung der

Nukleoside (Abbildung 52 b) Die FH Wasserstoffbruumlcken ziehen sich wie ein Netz

durch den Kristall Dies ist in Abbildung 52 verdeutlicht Die gestrichelten Linien

sollen dabei die Wasserstoffbruumlcken symbolisieren

a) b)

Abbildung 52 a) Kristallpackung von 1acute-Desoxy-1acute-phenyl-szlig-D-ribofuranose b) Kristallpackung von 1acute- Desoxy-1acute-(6-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

Die Orientierung der Nukleobasen zueinander ist aufgehoben Stattdessen nehmen

die Nukleobasen eine Orientierung ein wie sie von Molekuumllen mit starken

Basenstapelungswechselwirkungen bekannt ist

5 Kristallstrukturanalysen 59

Im Fall der Kristallpackung von 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose kann man

eine andere Kristallpackung erkennen Diese Kristallpackung zeigt keine Base ndashBase

Wechselwirkung auszliger π-π Stacking Die Molekuumlle sind so orientiert dass die Base

immer mir einer Zucker-Schicht verbunden ist (Abbildung 53) Das bedeutet dass

immer eine Zucker-Untereinheit bzw eine aromatische Nukleobase eine Schicht

bilden

Abbildung 53 Kristallpackung von 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Zusammenfassend laumlsst sich uumlber die erhaltenen Kristallstrukturen sagen dass die

Grundstruktur durch OH Wasserstoffbruumlcken und den hydrophilen ndash lipophilen

Aufbau der Nukleoside dominiert wird Wenn Fluor durch seine Position an der

5 Kristallstrukturanalysen 60

aromatischen Nukleobase aber in der Lage ist FH Wasserstoffbruumlcken auszubilden

so sind diese doch stark genug um die resultierende Kristallpackung fundamental zu

veraumlndern Immer wenn Fluor eine Wasserstoffbruumlcke eingeht kommt es nicht zu der

erwarteten Fischgraumlten-Struktur sondern zu einer Orientierung der Nukleobasen

zueinander Die gemessenen FH Wasserstoffbruumlcken gehoumlren zu den staumlrksten

ihrer Art dh sie weisen mit die kuumlrzesten bekannten FH Abstaumlnde auf (auszliger bei

1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose In Abbildung 54 ist das von Thalladi

und Mitarbeitern (Thalladi et al 1998) gefundene Ergebnis einer Suche in der

Cambridge Structural Database fuumlr FH Abstaumlnde und Winkel von

Wasserstoffbruumlcken des Typs Cspsup2-FH-Cspsup2 zu sehen Die in dieser Arbeit

untersuchten Molekuumlle sind als rote Kreise in der Abbildung hinzugefuumlgt

Abb 54 C-FH Abstaumlnde und Winkel von Wasserstoffbruumlcken des Typs Cspsup2-FH-

Cspsup2 (Thalladi et al 1998) ergaumlnzt mit den in Arbeit von DrAleksandra

Zivkovic (gruumln) und DrJoumlrg Parsch (rot) und von dieser Arbeit (blau)

gefundenen Werten

Mit 230 pm ist der FH Abstand bei 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorphenyl)-szlig-D-ribofuranose

kristallisiert aus Methanol bei 20degC sogar der kuumlrzeste bisher in der Literatur

bekannte FH Abstand des Typs Cspsup2-FH-Cspsup2Dieser Wert ist von DrJoumlrg Parsch

5 Kristallstrukturanalysen 61

gemessen werden Die gleiche Abstand nur mit einem anderem Winkel zeigt 1acute-

Desoxy-1acute-(7-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

6 Oligonukleotide 62

6 Oligonukleotide

61 Synthese von Oligonukleotiden

Oligonukleotide sind langkettige Molekuumlle die aus einer beliebigen Abfolge von

Nukleotiden aufgebaut sind Durch die Entwicklung der Oligonukleotid-

Festphasensynthese wurde die rasche routinemaumlszligige Synthese von

Oligonukleotiden ermoumlglicht Der Aufbau von Oligonukleotiden aus Monomeren in

beliebiger Sequenz war ein Meilenstein in der Geschichte der Nukleinsaumlurechemie

und ermoumlglichte die Fortschritte auf dem Gebiet der therapeutische Oligonukleotide

und der Biotechnologie im Allgemeinen Die Grundlagen dafuumlr wurden durch Diester-

Triester- und die H-Phosphonatmethod Mitte der 70er Jahre des letzten

Jahrhunderts gelegt (Letsinger 1975 Letsinger 1976) R Letsinger konnte dabei auf

die Ergebnisse von Merrifield zuruumlckgreifen der die Festphasensynthese fuumlr

Polypeptide entwickelte (Merrifield 1963) Die Synthese an der festen Phase bietet

neben den hohen Ausbeuten an Oligonukleotid eine Reihe von Vorteilen Neben der

Automatisierbarkeit sind hohe Kupplungsausbeuten einfache Spuumllschritte zur

Entfernung uumlberschuumlssiger Reagenzien und eine einmalige effiziente Aufreinigung

am Ende der gesamten Synthese zu nennen

62 Die Phosphoramidit-Methode

Als Standardmethode zur Festphasensynthese von Oligonukleotiden hat sich jedoch

die Phosphoramidit-Chemie durchgesetzt (Beaucage amp Caruthers 1981 Sinha et al

1983 Caruthers 1987)

6 Oligonukleotide 63

Eine orthogonale Schutzgruppenstrategie ermoumlglicht die selektive Abspaltung

bestimmter Gruppen waumlhrend der Synthese und fuumlhrt somit zu einer effizienten

Kupplung der Phosphoramidite an die immobilisierten Nukleotide Die Synthese wird

auf Glaskuumlgelchen mit definierter Porenweite (CPG engl controlled pore glass 500

oder 1000 Aring Porengroumlszlige) als fester Phase durchgefuumlhrt Diese polymere Matrix ist im

verwendeten Loumlsungsmittel Acetonitril unloumlslich und inert Das erste Nukleosid ist

uumlber seine 3acute-Hydroxygruppe mittels eines basenlabilen Linkers (zB Succinyllinker)

mit der festen Phase verknuumlpft

ODMTrO

O OTBDMS

B

ODMTrO

HO OTBDMS

B

+1) 1H-tetrazol

2) Oxidation

PCNN

ODMTrO

O OTBDMS

B

PNC

O

OO

O OTBDMS

B

CPG

Abbildung 61 Phosphoramidit-Methode Die Synthese erfolgt in 3acute rarr 5acute-Richtung Der Zyklus wird durch die Entschuumltzung

der 5acute-Hydroxylgruppe mit 3iger Trichloressigsaumlure gestartet Die nach jedem

Kupplungsschritt durchgefuumlhrte Oxidation liefert den Phosphattriester (Abbildung

61) Durch die Aktivierung mit Tetrazol wird der Amiditbaustein zu einer sehr

reaktiven Spezies die zu so gut wie keine Nebenreaktionen zeigt

6 Oligonukleotide 64

Abbildung 62 Oligonukleotid-Festphasensynthesezyklus nach Caruthers

6 Oligonukleotide 65

63 Synthetisierte Oligonukleotide

Alle in dieser Arbeit synthetisierten Oligonukleotide wurden nach der Phosphoramidit-

Methode im 1 micromol Maszligstab an Syntheseautomaten PerSeptive Biosystems (Modell

Expedite 8905) hergestellt Es wurden vorgefertigte Saumlulen von PerSeptive

Biosystems mit CPG-Traumlgermaterial die das erste Nukleosid tragen eingesetzt Die

Standardnukleosidphosphoramidite und die uumlbrigen Synthesechemikalien sind

kommerziell erhaumlltlich (siehe Chemikalienliste) Die Standardkupplungszeit von 10

Minuten fuumlr RNA-Bausteine wurde fuumlr alle modifizierten Nukleotide uumlbernommen Bei

allen Oligonukleotiden wurde bei der Synthese die finale

Dimethoxytriphenylmethylgruppe abgespalten Zur besseren Uumlbersichtlichkeit

wurden die modifizierten Nukleoside die alle in RNA eingebaut wurden mit den in

Abbildung 63 aufgefuumlhrten Abkuumlrzungen versehen

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

N

N

9DP

OO

O OH

AS

Abbildung 63 Verwendete Abkuumlrzungen fuumlr die in RNA eingebauten modifizierten Nukleotide

6 Oligonukleotide 66

In dieser Arbeit wurden nur RNA Oligonukleotide untersucht die Duplexe bilden

koumlnnen Es wurden ein Adenosin-reicher Strang und ein Uridin-reicher Gegenstrang

synthetisiert Alle anderen Straumlnge gleichen diesen beiden in ihrer Sequenz mit

Ausnahme der in der Mitte der Straumlnge befindlichen Stelle fuumlr den Einbau der

modifizierten Nukleotide (S 5 bis S 25 Tabelle 61) Schlieszliglich wurden noch drei

13mer Oligonukleotide (S 26 amp S 27 amp S 28) fuumlr Untersuchungen der

Basenstapelungswechselwirkungen (Tabelle 62) synthetisiert

Name Uridin reiche Straumlnge Name Adenosin reiche Straumlnge

S1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3 S14 5acute-AAG AAG GAA AAG-3acute

S2 5acute-CUU UUC CUU CUU-3 S15 5acute-AAG AAU GAA AAG-3acute

S3 5acute-CUU UUC AUU CUU-3 S16 5acute-AAG AAA GAA AAG-3acute

S4 5acute-CUU UUC GUU CUU-3 S17 5acute-AAG AAC GAA AAG-3acute

S5 5acute-CUU UUC IUU CUU-3 S18 5acute-AAG AAI GAA AAG-3acute

S6 5acute-CUU UUC 4FIUU CUU-3 S19 5acute-AAG AA4FI GAA AAG-3acute

S7 5acute-CUU UUC 5FIUU CUU-3 S20 5acute-AAG AA5FI GAA AAG-3acute

S8 5acute-CUU UUC 6FIUU CUU-3 S21 5acute-AAG AA6FI GAA AAG-3acute

S9 5acute-CUU UUC 7FIUU CUU-3 S22 5acute-AAG AA7FI GAA AAG-3acute

S10 5acute-CUU UUC 46DFIUU CUU-3 S23 5acute-AAG AA46DFI GAA AAG-3acute

S11 5acute-CUU UUC 7NPUU CUU-3 S24 5acute-AAG AA7NP GAA AAG-3acute

S12 5acute-CUU UUC 9DPUU CUU-3 S25 5acute-AAG AAAS GAA AAG-3

S13 5acute-CUU UUC ASUU CUU-3

Tabelle 61 Synthetisierte 12mer Oligonukleotide

13 mer Oligonukleotide

S26 5acute-6FI AAG AAA GAA AAG-3

S27 5acute-46FI AAG AAA GAA AAG-3

S28 5acute-7FI AAG AAA GAA AAG-3

Tabelle 62 Synthetisierte 13mer Oligonukleotide

64 Aufreinigung von Oligonukleotiden

Die Aufreinigung der Oligonukleotide erfolgte uumlber Anionenaustausch-HPLC Diese

Methode ist geeignet um Oligonukleotide in houmlchster Reinheit zu erhalten Die

6 Oligonukleotide 67

Anionen-austausch-HPLC ist die Standardmethode zur Aufreinigung kurzer RNA-

Straumlnge

Die Anionenaustausch-HPLC trennt nach Ladungsunterschieden Das Prinzip dieser

sehr effektiven Methode beruht auf der Wechselwirkung des negativ geladenen

Ruumlckgrats eines Oligonukleotids mit auf der stationaumlren Phase immobilisierten

kationischen Gruppen Die gebundenen Oligonukleotide werden dann mit einem

Gradienten von steigender Ionenstaumlrke (Salzgehalt) von der Saumlule eluiert wobei das

gewuumlnschte Oligonukleotid stets zuletzt freigesetzt wird Dieses ist bedingt durch die

Methode stets mit groszligen Mengen an Salz verunreinigt und muss vor der

Verwendung entsalzt werden Dafuumlr stehen die Methoden der Gelfiltration und der

Dialyse zur Verfuumlgung In dieser Arbeit wurde die Gelfiltration verwendet Deren

Trennprinzip beruht auf der groumlszligenabhaumlngigen Diffusion der Probenmolekuumlle in

Poren der stationaumlren Phase Die polymeren Trennmaterialien wie zB Sephadex

G25 besitzen mikroskopische Poren in welche die kleinen Salzteilchen hinein

diffundieren waumlhrend die groszligen Oligonukleotid-Molekuumlle ausgeschlossen bleiben

und somit rasch eluiert werden Fuumlr die Entsalzung wurden in dieser Arbeit fertig

gepackte Sephadex-Saumlulen mit G25-Material die kommerziell erhaumlltlich sind

eingesetzt

Abbildung 64 zeigt beispielhaft das HPLC Diagramm von Strang 20 Es ist deutlich

das Hauptsignal des sauberen 12mer Oligonukleotides bei 204 Minuten zu

erkennen Die Signale vorher stammen von kuumlrzeren Oligonukleotiden wie sie bei

Abbruch der Synthese entstehen

6 Oligonukleotide 68

Abbildung 64 HPLC Spektrum von Strang S 20

Nach erfolgter Aufreinigung und Entsalzung wurden die Mengen des erhaltenen

Oligonukleotides durch UV-Spektroskopie quantifiziert Dazu wird die Extinktion der

Probe bei einer Wellenlaumlnge von 260 nm gemessen Der so erhaltene auch als

optische Dichte OD260 (engl optical density) bezeichnete Wert liefert bei bekanntem

Extinktionskoeffizienten nach dem Lambert-Beerschen Gesetz die Konzentration der

Probe Die Berechnung der Extinktionskoeffizienten ist in Experimentaler Teil

erlaumlutert Die fuumlr die hergestellten Oligonukleotide berechneten

Extinktionskoeffizienten sind in Tabelle 63 aufgefuumlhrt

6 Oligonukleotide 69

Name

Straumlnge

Extinktions-

koeffizient

[260nm]

S1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3 11028

S2 5acute-CUU UUC CUU CUU-3 9900

S3 5acute-CUU UUC AUU CUU-3 10408

S4 5acute-CUU UUC GUU CUU-3 1023

S5 5acute-CUU UUC IUU CUU-3 9900

S6 5acute-CUU UUC 4FIUU CUU-3 9900

S7 5acute-CUU UUC 5FIUU CUU-3 9900

S8 5acute-CUU UUC 6FIUU CUU-3 9900

S9 5acute-CUU UUC 7FIUU CUU-3 9900

S10 5acute-CUU UUC 46DFIUU CUU-3 9900

S11 5acute-CUU UUC 7NPUU CUU-3 10408

S12 5acute-CUU UUC 9DPUU CUU-3 10408

S13 5acute-CUU UUC ASUU CUU-3 10025

S14 5acute-AAG AAG GAA AAG-3acute 14392

S15 5acute-AAG AAU GAA AAG-3acute 14251

S16 5acute-AAG AAA GAA AAG-3acute 14518

S17 5acute-AAG AAC GAA AAG-3acute 14016

S18 5acute-AAG AAI GAA AAG-3acute 14016

S19 5acute-AAG AA4FI GAA AAG-3acute 14016

S20 5acute-AAG AA5FI GAA AAG-3acute 14016

S21 5acute-AAG AA6FI GAA AAG-3acute 14016

S22 5acute-AAG AA7FI GAA AAG-3acute 14518

S23 5acute-AAG AA46DFI GAA AAG-3acute 14016

S24 5acute-AAG AA7NP GAA AAG-3acute 14518

S25 5acute-AAG AAAS GAA AAG-3 13320

Tabelle 63 Errechnete Extinktionskoeffizienten

6 Oligonukleotide 70

65 Charakterisierung von Oligonukleotiden

Synthetisierte Oligonukleotide koumlnnen durch Messung der Molekuumllmassen der

erhaltenen Oligonukleotide auf ihren Erfolg hin kontrolliert werden Es laumlsst sich

mittels Massenspektrometrie feststellen ob alle Schutzgruppen der Nukleotide

vollstaumlndig abgespalten wurden Fuumlr massenspektrometrische Untersuchungen

standen zwei verschiedene Methoden zur Verfuumlgung Dies waren die Electrospray-

Ionisation- (ESI) und die matrixunterstuumltzte LaserdesorptionIonisation (matrix-

assisted laser desorptionionisation MALDI) Massenspektrometrie Beide Methoden

ermoumlglichen die unfragmentierte Analyse von Oligonukleotiden mit hoher

Empfindlichkeit Alle Oligonukleotide die in dieser Arbeit synthetisiert wurden

wurden mittels MALDI-Massenspektrometrie untersucht Die MALDI-Analyse ist im

Vergleich zur ESI-Massenspektrometrie weniger empfindlich gegenuumlber

Kontamination der Probe mit Salzen was durch Faumlllung mit Ammoniumacetat

waumlhrend der Probenvorbereitung noch unterstuumltzt werden kann RNA-Oligomere

zeigen bei MALDI-Untersuchungen eine houmlhere Stabilitaumlt als DNA-Oligomere da die

zusaumltzliche OH-Gruppe an der 2acute-Position offenbar die glykosidische Bindung

stabilisiert (Lehmann 1996)

Abbildung 65 MALDI-Spektrum des modifizierten Stranges S 10 (berechnete

Masse 365015 Dalton gefundene Masse 364922 Dalton)

6 Oligonukleotide 71

Strang Sequenz Berechnete

Masse [Da]

Gefundene

Masse [Da]

S 1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3 360907 360916

S 2 5acute-CUU UUC CUU CUU-3 360812 360665

S 3 5acute-CUU UUC AUU CUU-3 361107 363440

S 4 5acute-CUU UUC GUU CUU-3 364815 365141

S 5 5acute-CUU UUC IUU CUU-3 361414 361493

S 6 5acute-CUU UUC 4FIUU CUU-3 363215 363156

S 7 5acute-CUU UUC 5FIUU CUU-3 363215 365078

S 8 5acute-CUU UUC 6FIUU CUU-3 363215 363377

S 9 5acute-CUU UUC 7FIUU CUU-3 363215 363246

S 10 5acute-CUU UUC 46DFIUU CUU-3 365014 364922

S 11 5acute-CUU UUC 7NPUU CUU-3 363609 363627

S 12 5acute-CUU UUC 9DPUU CUU-3 363513 363432

S 13 5acute-CUU UUC ASUU CUU-3 349900 351334

S 14 5acute-AAG AAG GAA AAG-3acute 395255 395245

S 15 5acute-AAG AAU GAA AAG-3acute 391351 395928

S 16 5acute-AAG AAA GAA AAG-3acute 393652 393928

S 17 5acute-AAG AAC GAA AAG-3acute 391250 391578

S 18 5acute-AAG AAI GAA AAG-3acute 393455 391493

S 19 5acute-AAG AA4FI GAA AAG-3acute 395255 395279

S 20 5acute-AAG AA5FI GAA AAG-3acute 395255 395051

S 21 5acute-AAG AA6FI GAA AAG-3acute 395255 395128

S 22 5acute-AAG AA7FI GAA AAG-3acute 395255 395418

S 23 5acute-AAG AA46DFI GAA AAG-3acute 397055 397227

S 24 5acute-AAG AA7NP GAA AAG-3acute 392055 392055

S25 5acute-AAG AAAS GAA AAG-3 380341 380424

S 25 5acute-6FI AAG AAA GAA AAG-3 425467 425592

S 25 5acute-46FI AAG AAA GAA AAG-3 427166 427088

S 26 5acute-7FI AAG AAA GAA AAG-3 425467 426076

Tabelle 66 Uumlbersicht uumlber die synthetisierten Oligonukleotide deren berechnete

und gefundene Massen

6 Oligonukleotide 72

Fuumlr die Charakterisierung mittels Massenspektrometrie wurden die reinsten

salzaumlrmsten Fraktionen verwendet

66 Verteilungskoeffizienten

Von allen synthetisierten modifizierten Nukleosiden wurden 1-OctanolWasser

Verteilungskoeffizienten bestimmt Dazu wurden immer die voll entschuumltzen

Nukleoside verwendet OctanolWasser Verteilungskoeffizienten werden als Maszlig fuumlr

lie Lipophilie und damit fuumlr die Membrangaumlngigkeit in biologischen Systemen

angesehen (Gombar amp Enslein 1996 Leo at Al 1971) Verteilungskoeffizienten

werden mit log P angegeben Je groumlszliger der Wert von log P ist desto lipophiler sind

die untersuchten Substanzen Durch die Moumlglichkeit der Betrachtung der Lipophilie

eines gesamten Molekuumlls sind die Verteilungskoeffizienten besonderes fuumlr

pharmakologische Untersuchungen interessant

Aus den gemessenen Extinktionen der waumlszligrigen und der octanolischen Phasen

(siehe Experimentaler Teil) lassen sich die Verteilungskoeffizienten nach folgender

Formel berechnen

Log P=EOctanol EWasser

Dabei ist EOctanol die gemessene Extinktion der octanolischen Phase und EWasser die

Extinktion der waumlszligrigen Phase Tabelle 67 zeigt die gemessenen Werte der

einzelnen Nukleoside

Nukeobase der vermessenen Nukleoside Verteilungskoeffizient log P

Indol 072

4-Fluorindol 278

5-Fluorindol 245

6-Fluorindol 442

46-Difluorindol 554

7-Fluorindol 238

7-N-Purin 124

9-Deazapurin 287

Tabelle 67 Verteilungskoeffizienten der voll entschuumltzten Nukleoside

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 73

7 Spektroskopische Untersuchungen

der Oligonukleotide

71 UV-spektroskopische Untersuchungen

Mit Hilfe der UV-Spektroskopie kann man den Schmelzpunkt eines Nukleinsaumlure-

Duplex bestimmen Unter dem Schmelzpunkt eines Duplex versteht man die

Temperatur bei der genau die Haumllfte der Molekuumlle einer Probe noch als Duplex

vorliegt Die andere Haumllfte der Duplexe ist bei dieser Temperatur schon

aufgeschmolzen und liegt als Einzelstraumlnge vor Bei den UV-spektroskopischen

Untersuchungen macht man sich zu Nutze dass sich die Extinktion der

Nukleinsaumluren beim Uumlbergang von geordneter zur ungeordneter Struktur aumlndert

Diese Aumlnderung ist die Grundlage der temperaturabhaumlngigen UV-Spektroskopie

Durch Erhoumlhung der Temperatur wird der Duplex aufgeschmolzen und dabei durch

Aumlnderung der Basenstaplungswechselwirkungen der Heterozyklen der Nukleotide

die Extinktion veraumlndert Bei einem Uumlbergang von der geordneten Struktur (Duplex)

in eine ungeordnete Struktur (Knaumluel-Struktur) nimmt die Extinktion zu In diesem

Fall spricht man von Hyperchromizitaumlt Aus der Kurve die durch die Zunahme der

Hyperchromizitaumlt bei Temperaturerhoumlhung resultiert kann der Schmelzpunkt eines

Duplexes bestimmt werden Der Schmelzpunkt ist allerdings nicht nur von der Laumlnge

und Sequenz des Duplexes abhaumlngig sondern auch von der Salzkonzentration und

dem pH-Wert der Loumlsung in der die Probe vermessen wird Durch Erhoumlhung der

Salzkonzentration steigt auch der Schmelzpunkt an (Puglisi amp Tinoco 1989)

Abbildung 71 zeigt die Schmelzkurve des Duplexes aus den beiden unmodifizierten

Straumlngen S 1 und S 14 Bei beiden Straumlngen handelt es sich um 12mer RNA-

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 74

Straumlnge die in einem Phosphatpuffer mit 140 mM Natriumchlorid bei pH 70

vermessen wurden Zu erkennen ist der typische sigmoidale Verlauf der

Schmelzkurve Der Schmelzpunkt dieses Uumlberganges wurde mit 423degC bestimmt

Temperatur [degC]

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Extin

ktio

n

042

044

046

048

050

052

054

056

Abbildung 71 UV-Schmelzkurve des Duplexes aus S 1 und S 14

Das Ausmaszlig der Aumlnderung der Extinktion ist wellenlaumlngenabhaumlngig Das

Hypochromizitaumltsmaximum liegt fuumlr AT-Basenpaare bei 260 nm und fuumlr GC-

Basenpaare bei 276 nm (Abbildung 72) Fuumlr die Messung eines gemischten

Oligonukleotids liegt die optimale Wellenlaumlnge zwischen diesen Werten

Routinemaumlszligig wird meist bei 260 und 274 nm gemessen Charakteristisch fuumlr das

Schmelzen von Nukleinsaumlurestrukturen ist die Kooperativitaumlt des Prozesses

(Saenger 1984) dh das ein Nukleosid einen Einfluss auf die Konformation seines

Nachbarn ausuumlbt Wird ein Basenpaar getrennt so loumlsen sich auch die

Wasserstoffbruumlcken des benachbarten Basenpaares schnell auf Die Struktur der

Doppelhelix verschwindet und es entstehen ungepaarte Einzelstraumlnge Die

S 1 5acute-CUU UUC UUU CUU-3acute

S 12 3acute-GAA AAG AAA GAA-5acute

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 75

Aufspaltung der Struktur beginnt meist an einem Ende der Doppelhelix und bewegt

sich schnell vergleichbar einem Reiszligverschluss durch die Helix Eine Folge der

Kooperativitaumlt des Schmelzvorganges ist die Tatsache dass kurze Oligonukleotid-

Komplexe nur nativ (geordnet) oder denaturiert (ungeordnet) vorliegen

Zwischenstufen jedoch nicht anzutreffen sind (Alles-oder-Nichts-Modell)

Abbildung 72 Wellenlaumlngenabhaumlngige Veraumlnderung der Extinktionskoeffizienten

von GC- und AT-Basenpaaren in DNA (Felsenfeld amp Hirschman 1965)

Aufgrund ihrer leichten Durchfuumlhrbarkeit der hohen Empfindlichkeit und der geringen

benoumltigten Substanzmengen ist die UV-Spektroskopie die Methode der Wahl zur

Bestimmung von Schmelzkurven von Oligonukleotiden Neben der UV-

Spektroskopie stehen allerdings auch noch andere Methoden wie zB die CD-

Spektroskopie zur Verfuumlgung

Allgemein gilt je houmlher der Schmelzpunkt desto stabiler ist die untersuchte Struktur

Neben der Bestimmung des Schmelzpunktes koumlnnen aus Schmelzkurven auch die

thermodynamischen Groumlszligen ΔH0 ΔS0 und ΔG0 gewonnen werden Es ist dabei zu

beachten dass diese Daten nur aussagekraumlftig sind wenn das Alles-oder-Nichts-

Modell uneingeschraumlnkt gilt und die Messung im thermodynamischen Gleichgewicht

durchgefuumlhrt wurde

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 76

72 Auswertung der UV-Schmelzkurven

721 Bestimmung des Schmelzpunktes

Die UV-Schmelzkurven wurden in einem Zweistrahl UV-VIS-Spektralphotometer

Cary 1 der Firma Varian gemessen Als Puffer diente ein Phosphat-Puffer der

Zusammensetzung 140 mM Natriumchlorid 10 mM Dinatriumhydrogenphosphat und

10 mM Natriumdihydrogen-phosphat mit einem pH-Wert von 70

Zur Messung wurde die Probenkuumlvette mit Puffer befuumlllt und beide zu

untersuchenden Straumlnge in einer Konzentration von je 2 microM einpipettiert Die

Aufnahme der Schmelzkurven erfolgte bei 260 und 274 nm (Nullabgleich bei 350 nm)

mit einer Heizrate von 05degCmin (Details zur Durchfuumlhrung der UV-

Schmelzexperimente siehe in Experimenteller Teil)

Zur Auswertung der Schmelzkurven muss zuerst Klarheit uumlber die Molekularitaumlt des

untersuchten Uumlbergangs und die Beschaffenheit der eingesetzten Sequenzen

bestehen (selbstkomplementaumlr oder nicht selbstkomplementaumlr) Alle in dieser Arbeit

untersuchten Sequenzen waren nicht selbstkomplementaumlr und der untersuchte

Uumlbergang Duplex Einzelstraumlnge ist jeweils bimolekularer Natur Die Molekularitaumlt

des Uumlbergangs laumlsst sich leicht aus dessen Konzentrationsabhaumlngigkeit ermitteln

Waumlhrend der Tm unimolekularer Reaktionen (zB Haarnadelschleife Knaumluel)

konzentrationsunabhaumlngig ist ist er bei bi- oder houmlhermolekularen Reaktionen stets

von der Konzentration abhaumlngig

Fuumlr die thermodynamische Analyse muss die Schmelzkurve eines Duplexes

(Extinktion als Funktion der Temperatur) (Abbildung 73a) in eine Darstellung des

Bruchteils des geordneten Zustandes (α) als Funktion der Temperatur uumlberfuumlhrt

werden (Abb 73d) (Marky amp Breslauer 1987) Zu diesem Zweck betrachtet man den

Schmelzvorgang unter Annahme eines Zwei-Zustands-Modells (Alles-oder-Nichts-

Modell) Dieses Modell geht davon aus dass die native Struktur mit der denaturierten

in einem Gleichgewicht ohne populierte Zwischenstufen steht Fuumlr die Transformation

von OD = f(T) in α = f(T) ist eine Anpassung von Basislinien an den oberen und

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 77

unteren linearen Bereich der Schmelzkurve notwendig (Abb 73c) Dies

beruumlcksichtigt die Temperaturabhaumlngigkeit der Extinktion Die Basislinienanpassung

erfolgt unter Annahme eines linearen Verhaltens und laumlsst sich wie folgt ausdruumlcken

ODu = mu middot T + bu

ODo = mo middot T + bo

(OD = Extinktion (engl absorbance) m = Steigung T = Temperatur b = Ordinaten-

schnittpunkt u = untere Basislinie o = obere Basislinie)

Wenn der untere oder obere Bereich der Schmelzkurve nur wenig ausgebildet ist so

ist eine korrekte Basislinienanpassung erschwert In einem solchen Fall ist die

Bestimmung thermodynamischer Parameter uumlber die Analyse der Kurvenform nicht

moumlglich da eine schlechte Anpassung der Basislinien die groumlszligte Fehlerquelle bei

dieser Art der Auswertung darstellt (Puglisi amp Tinoco 1989)

Da die gemessene Extinktion ein direktes Maszlig fuumlr die Anzahl der gestapelten Basen

ist laumlsst sich die OD = f(T) Kurve in eine α = f(T) Kurve umwandeln wobei α den

Bruchteil des geordneten Zustandes angibt Die Schmelztemperatur Tm ist als der

Wert definiert an dem gerade die Haumllfte der Molekuumlle denaturiert ist wo also α (T)

gerade 05 betraumlgt

α=[Oligonukleotide im geordneten Zustand][Gesamtmenge an Oligonukleotid]

α= ][OD][OD

[OD(T)]][OD

uo

o

Fuumlr die Assoziation eines nicht selbstkomplementaumlren dritten Stranges an eine

Doppelhelix gilt

S + S lt==gt D (D = Duplex S = Einzelstrang)

und

K = [D] [S]2

Die Gleichgewichtskonstante K dieses Vorgangs laumlsst sich unter der Voraussetzung

dass alle Straumlnge in gleicher Konzentration vorliegen in Werten von α ausdruumlcken

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 78

(1- α)middotctn middot (1- α)middotctn lt==gt α middot ctn

und

K = α middot ctn (1 α -)middotctn middot (1- α)middotctn

Eine Vereinfachung von letzte Gleichung und Anwendung auf eine beliebige

Molekularitaumlt liefert

K = α ctn (1- α) middot (ctn)n

mit ct = totale Strangkonzentration = [Strang 1] + [Strang 2] und n = Molekularitaumlt des

Uumlberganges

K = α (1- α)n middot (ctn)(n-1)

Fuumlr die Gleichgewichtskonstante gilt demnach am Punkt T = Tm mit α = 05

KT=Tm = 05 (05)n middot (ctn)(n-1) = 1 (ct2n)(n-1)

Letzte Gleichung ermoumlglicht die Berechnung der Gleichgewichtskonstanten am

Schmelzpunkt fuumlr eine Assoziationsreaktion jeglicher Molekularitaumlt zwischen nicht

selbstkomplementaumlren Sequenzen Im Falle einer bimolekularen Assoziation betraumlgt

n zwei und letzte Gleichung vereinfacht sich zu

KT=Tm = 1 (ct4) = 4 ct

Das bedeutet dass die Gleichgewichtskonstante K bei bimolekularen Reaktionen am

Tm alleine eine Funktion der totalen Strangkonzentration ct ist

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 79

Schmelzkurve

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

OD

26

0

040

042

044

046

048

050

052

054

Schmelzkurve - Fit

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

OD

26

0

040

042

044

046

048

050

052

054

Schmelzkurve

Fit

Schmelzkurve mit Basislinien

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

OD

26

0

042

044

046

048

050

052

Schmelzkurve

untere Basislinie

obere Basislinie

gegen T

Temperatur [degC]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

alp

ha

00

02

04

06

08

10

Abbildung 73 a) UV-Schmelzkurve des Duplexes aus den Straumlngen S 2 und S 20

b) Uumlberlagerung Schmelzkurve und Fit c) Schmelzkurve mit unterer und

oberer Basislinie d) Transformierte Kurve α = f(T)

722 Bestimmung der thermodynamischen Daten

In diesem Abschnitt werden die gaumlngigsten Methoden zur Bestimmung der

thermodynamischen Daten aus spektroskopischen Untersuchungen erklaumlrt und in

ihren Vor- und Nachteilen gegeneinander abgewogen Die ihnen zugrundeliegenden

mathematischen Gleichungen werden hergeleitet

S 2 5acute-CUU UUC UUU CUU-3acute

S 20 3acute-GAA AA5FI AAA GAA-

5acute a) b)

c) d)

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 80

Sobald die Molekularitaumlt des untersuchten Uumlberganges bekannt ist koumlnnen

thermodynamische Parameter auf verschiedene Arten berechnet werden Unsere

Methode ist die so genannte vanacutet Hoff Auftragung von R ln K als Funktion von 1T

Eine zweite Moumlglichkeit besteht in der numerischen Differentiation von α nach T am

Punkt T = Tm Werden konzentrationsabhaumlngige Messungen durchgefuumlhrt bietet sich

die Auftragung von 1Tm gegen ln ct an Eine vierte Variante ist eine

Computergestuumltzte Anpassung einer Kurve an die Messwerte mit Hilfe eines

geeigneten Algorithmus

Methode 1 Auftragung von R ln K gegen 1T der vanacutet Hoff Plot

Werte fuumlr die Gleichgewichtskonstante K koumlnnen fuumlr jede Temperatur mit Hilfe von

Gleichung K = α (1- α)n middot (ctn)(n-1) und Einsetzen von zwei fuumlr die Molekularitaumlt n

berechnet werden Dabei werden im vanacutet Hoff Plot nur Punkte mit 015 α 085

verwendet da die Werte fuumlr K in diesem Bereich praumlzise sind Gleichung

ΔGdeg=-RT ln K gibt die Beziehung zwischen ΔG0 und K an

ΔG0 = ndashRT ln K

Die Umformung der Basisgleichung

ΔG0 = ΔH0 ndash TΔS0

zu

ΔS0 = (ΔH0 ndash ΔG0) T

Das liefert

ΔS0= (ΔH0 + RT ln K) T

Eine einfache Umformung fuumlhrt zu Gleichung

R ln K = ndashΔH0 middot 1T + ΔS0

Eine Auftragung von R ln K gegen 1T liefert als Steigung ndashΔH0 und als Ordinaten-

Schnittpunkt ΔS0 Ein Beispiel findet sich in Abb 74 Wenn ΔH0

temperaturunabhaumlngig ist sollte die Auftragung eine Gerade liefern Eine nichtlineare

vanacutet Hoff Auftragung kann mehrere Ursachen haben Die Temperaturabhaumlngigkeit

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 81

von ΔH0 eine schlechte Anpassung der Basislinien oder ein Uumlbergang der nicht

dem Alles-oder-Nichts-Modell folgt

R ln K gegen 1T

1T [1K]

000326 000328 000330 000332 000334 000336 000338 000340

R ln

K

0022

0024

0026

0028

0030

0032

0034

Berechnete Einzelwerte

Regressionsgerade

Abbildung 74 vanacutet Hoff Auftragung von R ln K gegen 1T (Methode 1) Beides am

Beispiel des Duplexes aus S 2 und S20

73 Ergebnisse der UV-Schmelzkurven

Fuumlr die Evaluierung des Einflusses des Nukleosidanaloga wurden die

komplementaumlren Straumlngen hybridisiert und die Schmelzpunkte der Duplexe

gemessen Die errechneten Werte gelten fuumlr die Dissozationsreaktion Bei den RNA

Duplexen handelte es sich immer um 12mer Oligonukleotide einzig die beiden

Straumlnge zur Kontrolle der Basenstapelungswechselwirkung sind 13mereDie in dieser

Arbeit synthetisierten Modifikationen werden zur besseren Uumlbersichtlichkeit mit

Abkuumlrzungen benannt (Abbildung 75)

r2 = 0998

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 82

OO

O OH

N

F

OO

O OH

NO

O

O OH

N

F

F

5FI 6FI4FI

OO

O OH

N

7FI

F

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abbildung 75 Verwendete Abkuumlrzungen fuumlr die in RNA eingebauten Nukleoside

Alle gemessenen Tm-Werte finden sich in Tabelle 71 Das natuumlrliche Basenpaar

Uracil-Adenin bildete uumlberraschend nicht den stabilsten Duplex sondern das

Basenpaar Uracil-Guanin Bei dem Basenpaar Uracil-Guanin handelt es sich um ein

bdquoWobble Basenpaarldquo Bei bdquoWobble-Basenpaarenldquo sind die Basen leicht

gegeneinander verschoben so dass das Wasserstoffbruumlckendonor-Akzeptor-

Verteilungsmuster der Nukleobasen wieder zueinander passt und zwei

Wasserstoffbruumlcken ausgebildet werden koumlnnen Die Verschiebung der beiden

Nukleobasen zu einem bdquoWobble-Basenpaarldquo und die daraus resultierenden

Wasserstoffbruumlcken sind in Abbildung 76 zu erkennen

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 83

N

N

O

O

R

H

NN

N

N

RH

O

Wobble Bassenpaar

H2N

Abbildung 76 Uracil-Guanin Basenpaar

Der Schmelzpunkt eines Oligonukleotid-Duplexes ist von der Laumlnge und Sequenz

des Duplexes sowie von der Saltzkonzentration und dem pH-Wert der Loumlsung

abhaumlngig Je laumlnger eine Sequenz ist und je reicher an G-C-Basenpaaren desto

stabiler ist ein Duplex Somit liegt auch die Schmelztemperatur houmlher Hohe

Salzkonzentrationen koumlnnen auch zu einer Steigerung der Duplexstabilitaumlt fuumlhren

(Puglisi amp Tinoco 1989) Aus diesem Grund werden die Tm-Wertmessungen unter

standardisierten Bedingungen (10 mM Phosphatpuffer mit 140 mM Natriumchlorid

bei pH 70) durchgefuumlhrt

Basenpaar 1Base

Basenpaar 2Base

Tm [ degC ] ΔHdeg [ kcal mol ]

TΔSdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

ΔGdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

4FI

AS 207 8900 816 74

A 251 686 603 83

C 241 887 807 80

G 214 556 480 76

U 210 757 685 72

5FI

AS 252 820 737 83

A 328 583 486 97

C 268 582 496 86

G 293 641 548 93

U 250 842 760 82

6FI

AS 335 555 453 102

A 371 851 745 106

C 346 954 840 154

G 355 1007 894 113

U 317 782 685 97

7FI

AS 264 823 737 86

A 344 544 445 99

C 248 800 718 82

G 246 741 823 83

U 298 738 643 95

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 84

46DFI

AS 253 677 593 84

A 338 569 477 92

C 320 583 489 94

G 302 604 507 97

U 290 727 635 92

I

AS 239 826 745 81

A 255 794 715 79

C 247 917 834 83

G 218 871 805 66

U 210 760 685 75

Tabelle 71 Schmelzpunkte und thermodynamische Daten von Basenpaaren aus Basen-analogen Nukleosiden und natuumlrlichen Nukleobasen

Um die Eigenschaften einer universellen Base zu uumlberpruumlfen wurden auch bei diesen

Untersuchungen alle vier moumlglichen RNA-Straumlnge verwendet

731 Fluorierte Indole

Alle erhaltenen Schmelzpunkte liegen unter denen der Duplexe natuumlrlicher

Basenpaare (Abbildung 77) Es kommt somit zu einer Destabilisierung der

Doppelhelix bei Einbau eines modifizierten Bausteines Die einzelnen Bausteine

wirken sich unterschiedlich auf die Stabilitaumlt der RNA aus Der 4-Fluoroindol-Baustein

hat den groumlszligten destabilisierenden Effekt Durch den Einbau von 4FI gegenuumlber

Adenosin wird der Schmelzpunkt um 218degC im Vergleich zu einem Uridin erniedrigt

Dies konnte durch das Fehlen der Wasserstoffbruumlcken und eventuell eine spezifische

Orientierung in Doppel-Strang erklaumlrt werden Es ist nicht einfach vergleichbar mit

Kristallpackung aber eine interessante Tatsache ist dass die gemessene FH

Abstaumlnde zwischen dem Fluoratom und einem Wasserstoffatom welches sich in

ortho-Position zu einem Fluoratom eines im Kristall gegenuumlberliegenden Molekuumlls

befindet laumlnger als Summe der van-der-Waals Radien von Fluor und Wasserstoff

sind in der Kristallpackung des 4-Fluorindol-Nukleosides

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 85

Abbildung 77 Graphische Vorstellung Fluorierte Indol-Nukleoside bei Paarung

mit natuumlrlichen Basen

Die stabilste Duplexe bildet das 6-Fluorindol-Nukleosid Die Destabilisierung im

Vergleich zu einem Uracil-Adenin Basenpaar ist beim 6-Fluorindol nur 57degC

Einfuumlhrung von zwei Fluoratomen in die schlechteste 4- und in die um besten

stabilisierende 6-Position verdeutlichen den Einfluss der Position des Fluoratoms auf

die Stabilitaumlt der Doppelhelix Die gemessenen Schmelzpunkte des 46-Difluorindol-

Nukleosides sind fast der arithmetische Mittelwert der zwei Nukleoside Gemessene

Werte variieren im Vergleich mit gerechneten Mittelwerten um plusmn3degC was fast im

Fehlerbereich liegt

Einfuumlhrung eines Fluors an der 5- oder 7-Position des Indols fuumlhrt zu einer

Stabilisierung der Doppelhelix um zwei bis fuumlnf Grad Celsius verglichen mit 4-

Fluorindol-Nukleosid Bei der Paarung von fluorierten Indolen mit einer Pyrimidin-

oder Purin-Base zeigt keine Analogie Beim 7-Fluorindol-Nukleosid sind die

resultierenden Schmelzpunkte bei der Paarung mit A und U houmlhere Werte als bei

der Paarung mit C und G Es ist deshalb denkbar welche Rolle die Position des

--------------------------------------------------------

---A-U

5FI 7FI I

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 86

Fluoratoms spielt Die Groszlige der eingebauten Modifikation hat deutlich keine

entscheidende Rolle

Aufgrund der Resultate der Schmelzkurven der RNA-Duplexe in denen fluorierte

Indole eingebaut sind kann festgestellt werden dass es sich bei diesen

Verbindungen nicht um universelle Basen handelt Bei der Basenpaarung von

natuumlrlichen Basen mit fluorierte Indole findet eine deutliche Unterscheidung zwischen

den natuumlrlichen Nukleosiden statt

Im Vergleich mit fluorierte Benzimidazole bilden fluorierte Indole die stabileren RNA-

Duplexe Wie bei den Benzimidazolen resultiert die Einfuumlhrung des Fluors in Position

6- mit der Bildung der stabilsten RNA-Duplexe Waumlhrend es sich bei 4-

Fluorbenzimidazol und 46- Difluorbenzimidazol um universelle Basen handeltist es

bei Indolen nicht der Fall

Zum Unterschied von Benzimidazolen deren Tm-Werte relativ nahe beieinander

liegen zeigen die Indole immer eine Paarungtendenz mit A

Aus den gemessenen Schmelzpunkten der einzelnen Basenpaare lassen sich die

Beitraumlge von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der einzelnen

fluormodifizierten Nukleoside berechnen Die Berechnung wird im Folgenden anhand

von 5FI beschrieben Fuumlr die Berechnung der Beitraumlge der Solvatation und der

Basenstapelungswechselwirkung werden die in Tabelle 72 aufgefuumlhrten

Schmelzpunkte benoumltigt

Basenpaar Tm [degC] ΔG0 [kcalmol]

1) AS ndash U 225 77

2) U ndash U 328 99

3) U ndash 5FI 250 82

4) 5FI ndash 5FI 279 92

5) 5FI ndash AS 252 74

Tabelle 72 Benoumltigte Daten zur Berechnung der Solvatations- und

Basenstapelungsbeitraumlge von 5FI

Fuumlr die Berechnung werden das Basenpaar aus dem abasischen Baustein AS und

einem Uracil (1) ein Basenpaar aus zwei Uracilen (2) ein Basenpaar aus einem

Uracil und 5FI (3) ein 5FI-5FI Basenpaar (4) und ein Basenpaar aus 5FI und einem

abasischen Baustein AS (5) betrachtet Der Beitrag durch veraumlnderte

Basenstapelungswechselwirkungen von 5FI zur Stabilitaumlt der Doppelhelix im

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 87

Vergleich zu einem Uracil laumlsst sich aus den Schmelzpunkten von (1) und (5) aus

Tabelle 72 berechnen Durch den Austausch von Uracil gegen 5FI nimmt der

Schmelzpunkt um 27degC zu Dies entspricht einer Zunahme der Stabilitaumlt der

Doppelhelix um 03 kcalmol Solvationseffekte brauchen bei diesem Austausch nicht

beachtet zu werden da es sich bei dem zweiten Nukleosid des Basenpaares um den

abasischen Baustein handelt der keine Nukleobase traumlgt und damit auch nicht an

der Nukleobase solvatisiert sein kann Es werden somit bei der Ausbildung der

Doppelhelix keine Wasserstoffbruumlcken geloumlst und damit treten auch keine negativen

Einfluumlsse durch Solvationseffekte auf die Stabilitaumlt des RNA-Duplex auf

Den Einfluss der Solvatation auf die Stabilitaumlt der Doppelhelix durch Einfuumlhrung eines

Fluorindol-Nukleosids 5FI laumlsst sich durch Vergleich der Eintraumlge (3) und (2) in

Tabelle 72 berechnen Tauscht man in einen Basenpaar aus zwei Uracilen ein Uracil

gegen 5FI aus so nimmt der Schmelzpunkt um 78degC ab Wie vorher berechnet

nimmt der Schmelzpunkt einer Doppelhelix aber um 27degC durch verstaumlrkte

Basenstapelungswechselwirkungen zu wenn ein Uridin durch 5FI ersetzt wird Der

destabilisierende Einfluss von 5FI auf die Stabilitaumlt einer Doppelhelix durch

Solvatationseffekte betraumlgt somit 27degC + 78degC und damit gleich 105degC Dies

entspricht 20 kcalmol

Die errechneten Werte koumlnnen durch Vergleich der Eintraumlge (3) und (4) in Tabelle 72

kontrolliert werden Wird das zweite Uridin durch 5FI in einem Basenpaar ersetzt so

sollten wie schon beschrieben keine weiteren destabilisierenden Einfluumlsse durch

Solvatationseffekte auf die Doppelhelix auftreten Durch verstaumlrkte Basenstapelungs-

wechselwirkungen sollte der Schmelzpunkt des 5FI-5FI Basenpaares um 27degC (03

kcalmol) houmlher als der Schmelzpunkt eines 5FU-U Basenpaares liegen Der

erwartete Schmelzpunkt liegt somit bei 277degC und die freie Enthalpie ΔG0 bei 92

kcalmol Die gemessenen Werte liegen bei 279degC und 85 kcalmol Die

Abweichung des Schmelzpunkts und der frein Enthalpie von dem berechneten Wert

von 02degC bzw 07 liegt im Fehlertoleranzbereich

Aus den gemessenen Schmelzpunkten der einzelnen Basenpaare lassen sich die

Beitraumlge von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der einzelnen

fluormodifizierten Nukleoside berechnen

Tabelle 73 zeigt die Beitraumlge von Solvatation und

Basenstapelungswechselwirkungen auf die Stabilitaumlt einer Doppelhelix bei Einbau

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 88

der in dieser Arbeit synthetisierten modifizierten Nukleoside Die Beitraumlge der

Modifizierten-Nukleoside beziehen sich auf einen Vergleich gegenuumlber Uridin

Nukleosid Stabilitaumltserhoumlhung durch

verstaumlrkte

Basenstapelungswechselwirkungen

Stabilitaumltsverlust durch

geringere Solvatation

4FI -18degC -03 kcalmol -100degC -24 kcalmol

5FI 27degC 06 kcalmol -105degC -23 kcalmol

6FI 110deg 25 kcalmol -121degC -27 kcalmol

7FI 37degC 09 kcalmol -69degC -15 kcalmol

46DFI 28degC 07 kcalmol -66degC -14 kcalmol

I 14degC 04 kcalmol -132degC -28 kcal

Tabelle 73 Beitraumlge von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der

modifizierten Nukleoside bei einfachem Einbau in eine RNA-

Doppelhelix

Es zeigt sich dass alle auszliger 4FImodifizierten Nukleoside die Stabilitaumlt einer

Doppelhelix durch verstaumlrkte Basenstapelungswechselwirkungen erhoumlhen durch

geringere Solvatation die Stabilitaumlt aber erniedrigen Die destabilisierenden

Solvatationseffekte sind dabei immer groumlszliger als die stabilisierenden

Basenstapelungswechselwirkungen Das 6-Fluorindol-Nukleosid zeigt die beste

Stabilisierung durch Basenstapelungswechselwirkungen mit 110degC aber

gleichzeitig zeigt mit 121degC eine deutlich houmlhere Destabilisierung als die anderen

Bausteine Der Ort der Fluorsubstitution fuumlr die Basenstapelungswechselwirkungen

zeigt einen groszligen Einfluss Es ist auch auffallend dass die

Basenstapelungswechselwirkungen des 4-Fluorindol-Nukleosids ein negativer Wert

hat Es ist moumlglich dass diese Modifikation eine spezifische Orientierung im RNA-

Dupplex hat Theoretisch ist nicht moumlglich die unterschiedliche Parameter zu

vergleichen aber dafuumlr spricht auch die Beobachtung dass die gemessenen FH

Abstaumlnde in Kristallpackung houmlher als die Summe der van-der-Waals Radien sind

Ausgehend davon dass noch keine negative Stacking ausgerechnet ist wurden die

drei 13mer RNA-Straumlnge synthetisiert um die Richtigkeit des erhaltenen Ergebnisses

zu uumlberpruumlfen Diese Straumlnge enthalten so genannte uumlberhaumlngende Enden (engl

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 89

bdquodangling endsldquo) Bei der Bildung des Duplex mit einem 12mer RNA Strang bleibt die

letzte Base ohne Paarungspartner Sie bewirkt eine Stabilisierung der Doppelhelix

durch Basenstapelungswechselwirkungen Andere Effekte treten nicht auf so dass

aus dem erhaltenen Schmelzpunkt sofort der Beitrag der

Basenstapelungswechselwirkung bestimmt werden kann Die synthetisierten 13mer

RNA Straumlnge enthielten die 6FI 7FI und 46DFI als uumlberhaumlngende Base Die

erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 74 zusammengefasst

Uumlberhaumlngende

Base

Tm [degC] ΔH0

[kcalmol]

TΔS0

[kcalmol]

(T=298 K)

ΔG0

[kcalmol]

(T=298 K)

6FI 112degC 877 850 27

7FI 40 851 842 09

46DFI 101 870 845 25

Tabelle 74 S 26 S27 und S28

Aus den Schmelzkurven der beiden Duplexe (S26 und S27) ergeben sich

stabilisierende Basenstapelungswechselwirkungen fuumlr 6FI von 112degC bzw 27

kcalmol und fuumlr 7FI von 40degC bzw 09 kcalmol Diese Ergebnisse stimmen unter

Beachtung der Fehlergrenzen mit den vorher ermittelten Ergebnissen uumlberein Im

Fall des Duplex mit 46DFI stimmen die Ergebnisse nicht Mit dieser Methoode

gemessene Schmelzpunkte des Duplexes haben keine feste Position in Dopelstrang

und damit keine Strischehinderungen

732 46-Difluorbenzimidazol- 46-Difluorindol- 7-N-Purin und 9-Deazapurin-

Nukleoside

Als Grundlage fuumlr die Synthese von fluorierten Indolen waren die Ergebnisse der

fluorierten Benzimidazole Obwohl die basische Struktur sich um ein Stickstoffatom

unterscheidet es ist keine richtige Analogie zwischen den zwei Serien gefunden Das

Forschungsfeld wurde danach durch die theoretischen Ausrechnungen mit Methoden

aus dem Bereich der strukturellen Bioinformatik Molekuumll-dynamiksimulationen und

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 90

freie Energie-Rechnungen ausgeweitet um diese Aumlnderung mit physikalischen

Eigenschaften zu erklaumlren Dadurch wurden noch zwei moumlgliche Nukleoside

modeliert 7-N-Purin und 9-Deazapurin In Abbildung 78 sind die Werte

Dipolmomente und die Elektronenverteilungen gezeigt

46DFBI (μ=307 D) 46DFI (μ=393 D)

7NP (μ=460 D) 9DP (μ=474 D)

Abbildung 78 Ausgerechnete elektrostatisches Feld und Dipol-Momente

Beim Vergleich der ausgerechneten Dipolmomente kann angemerkt werden dass

die Steigerung des Dipolmoments mit der Stabilitaumlt korreliert Von den Bildern in

Abbildung 78 fuumlr die Elektronenverteilungen man kann sehen dass durch

Entfernung einer Stickstoffatom im Fuumlnf-Ringsystem Elektronenverteilung nicht mehr

so deutlich ist

Alle synthetisierten Modifikationen wurden danach in dieselbe 12mer-Straumlnge

eingebaut mit allen vier natuumlrlichen Basen gepaart und die resultierenden

Schmelzpunkte der Duplexe gemessen Alle erhaltenen Schmelzpunkte liegen unter

denen der Duplexe mit natuumlrlichen Basenpaaren Die Ergebnisse sind in der Tabelle

75 gezeigt

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 91

Basenpaar 1Base

Basenpaar 2Base

Tm [ degC ] ΔHdeg [ kcal mol ]

TΔSdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

ΔGdeg [ kcalmol ] ( T=298K )

46DFBI

AS 252 551 446 84

A 284 814 722 92

C 287 815 723 92

G 294 848 753 95

U 293 853 758 95

46DFI

AS 253 677 593 84

A 338 569 477 92

C 320 583 489 94

G 302 604 507 97

U 290 727 635 92

7N-Purin

AS 247 829 748 81

A 345 510 411 99

C 322 583 486 97

G 351 601 498 103

U 308 1051 960 91

9D-Purin

AS 248 658 576 82

A 358 547 446 101

C 350 675 571 104

G 354 555 454 101

U 331 950 851 99

Tabelle 75 Schmelzpunkte und thermodynamische Daten von Basenpaaren aus Basen-analogen Nukleosiden und natuumlrlichen Nukleobasen

Die Anfangsvoraussetzung hat sich durch die Paarung mit natuumlrlichen Basen

bestaumltigt Aus der Tabelle 75 kann man sehen dass alle Tm-Werte der 46-

Difluorindol-Nukleosid houmlher als die Tm-Werte des 46-Difluorbenzimidazols sind Die

Tm-Werte des 7-N-Purins sind auch houmlher als die Tm-Werte des 46-

Difluorbenzimidazols Die Steigerungen der Werte bei dem 7-N-Purin Baustein im

Vergleich mit 46-Difluorbenzimidazol sind ungefaumlhr so groszlig wie die Steigerungen 9-

Deazapurin im Vergleich mit dem 46-Difluorindol Baustein

In die Abbildung 79 sind die Tm-Werte graphisch vorgestellt

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 92

Abbildung 79 Graphische Vorstellung der Nukleoside bei Paarung mit

natuumlrlichen Basen

Abbildung 710 zeigt die normierten Schmelzkurven von RNA Duplexen mit

Basenpaaren aus A und 46DFBI 46DFBI 7NP und 9DP Es ist deutlich die geringe

Schwankung der Schmelzpunkte zu erkennen

0

5

10

15

20

25

30

35

40

A C G U

46DFBI7NP46DFI9DP

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 93

04

042

044

046

048

05

052

054

056

058

0 10 20 30 40 50 60

Temperatur [degC]

OD

26

0

9DP

7NP

46DFI

46DFI

Abbildung 710 Schmelzkurven von RNA Duplexen mit Basenpaaren von A und

46-DFBI 46-DFI 7NP und 9DP-Nukleobasen

Aus den erreichten Schmelzpunkten der einzelnen Basenpaare wurden die Beitraumlge

von Solvatation und Basenstapelungswechselwirkungen der einzelnen

Nukleosidanaloga berechnet

Tabelle 76 zeigt die Beitraumlge von Solvatation und

Basenstapelungswechselwirkungen auf die Stabilitaumlt einer Doppelhelix bei Einbau

der synthetisierten modifizierten Nukleoside Die Beitraumlge der Modifizierten-

Nukleoside beziehen sich auf einen Vergleich gegenuumlber Uridin

Nukleosid Stabilitaumltserhoumlhung durch

verstaumlrkte

Basenstapelungswechselwirkungen

Stabilitaumltsverlust durch

geringere Solvatation

46DFBI 27degC 07 kcalmol -62degC -13 kcalmol

7NP 22degC 04 kcalmol -42degC -12 kcalmol

46DFI 280deg 07 kcalmol -66degC -14 kcalmol

9DP 23degC 05 kcalmol -26degC -05 kcalmol

Tabelle 76 Ausgerechnete thermodynamische Daten

Wie bei den Indolen zeigt es sich dass alle modifizierten Nukleoside die Stabilitaumlt

einer Doppelhelix durch verstaumlrkte Basenstapelungswechselwirkungen erhoumlhen

durch geringere Solvatation die Stabilitaumlt aber erniedrigen Die destabilisierenden

Solvatationseffekte sind dabei immer groumlszliger als die stabilisierenden

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 94

Basenstapelungswechselwirkungen Das 46DFI zeigt die beste Stabilisierung durch

Stacking aber gleichzeitig die houmlchste Destabilisierung durch Solvatationseffekte

Den beiden Purin-Nukleoside zeigen deutlich niedrigere Solvatationseffekte als

46DFBI und 46DFI

Die Ausgerechneten Stacking-Werten fuumlr 46DFBI und 7NP unterscheiden sich um

01 kcalmol Die identische Abweichung zeigt auch 9DP von 46DFI

74 Enthalpie ndash Entropie Kompensation

Enthalpie-Entropie-Kompensationen sind ein weit verbreitetes Phaumlnomen in der

molekularen Erkennung (Searle amp Williams 1993 Gallicchio et al 1998) Ihr

Vorkommen ist von zentraler Bedeutung fuumlr sehr viele Vorgaumlnge des Lebens da

diese reversibel sein muumlssen Reversibilitaumlt bedeutet fuumlr diese Vorgaumlnge dass sie

trotz groszliger Enthalpie- und Entropie-Werte eine niedrige freie Enthalpie aufweisen

Bei Nukleinsaumluren tritt dies im Wechselspiel zwischen einerseits ausreichender

Stabilitaumlt der Doppelhelix zur Erhaltung der Struktur und Basenabfolge und

andererseits zur lokalen Oumlffnung der Doppelhelix aus Gruumlnden der Replikation auf

Die Gruumlnde wieso die Enthalpie-Entropie-Kompensation uumlberhaupt auftritt sind bis

zum heutigen Tage nicht abschlieszligend erforscht Molekulare Assoziationen sind

einerseits mit groszligen Exothermizitaumlten und andererseits mit einem starken Verlust an

Entropie verbunden Diese beiden sich kompensierenden Faktoren wurden in einer

Studie genauer auf ihre einzelnen Bestandteile hin untersucht (Searle amp Williams

1993) Dabei wurden eine Reihe von Gleichungen zur Beschreibung der einzelnen

Beitraumlge der Enthalpie Entropie und Freien Enthalpie aufgestellt

ΔGHelix = ΔGr + ΔGh +Δ Gs + ΔGhb

ΔHHelix = ΔHr + ΔHh + ΔHs + ΔHhb

ΔSHelix = ΔSr + ΔSh + ΔSs + ΔShb

(r = interne Rotoren h = hydrophobe Wechselwirkungen s =

Basenstapelungswechsel-wirkungen hb = Wasserstoffbruumlckenbindungen)

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 95

Durch die Einschraumlnkung der freien Rotationen werden fast ausschlieszliglich

entropische Beitraumlge der freien Enthalpie erniedrigt waumlhrend die Enthalpie dieses

Prozesses ungefaumlhr Null bleibt Der hydrophobe Effekt ist ebenfalls Entropie

getrieben Im Gegensatz dazu spielt die Enthalpie dabei fast keine Rolle Umgekehrt

ist die Ausbildung von Basenstapelungswechselwirkungen und Wasserstoffbruumlcken

mit groszligen enthalpischen Anteilen verbunden waumlhrend hierbei entropische Anteile

unbedeutend sind Die enthalpischen Anteile beruhen in der Hauptsache auf

elektrostatischen Faktoren waumlhrend die entropischen Anteile im Wesentlichen auf

dynamische Phaumlnomene zuruumlckgefuumlhrt werden koumlnnen

Beispiele nichtkompensierender Messungen zeigen dass Enthalpie-Entropie-

Kompensationen thermodynamisch nicht erforderlich sind (Gallicchio et al 1998)

Vielmehr beruhen Enthalpie-Entropie-Kompensationen auf einem bestimmten Muster

molekularer Wechselwirkungen

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 96

TS0 [kcalmol]

40 50 60 70 80 90 100

H

0 [kca

lm

ol]

40

50

60

70

80

90

r sup2 = 0977

Abbildun 711 Enthalpie-Entropie-Kompensation von allen vermessenen einfach modifizierten RNA Duplexen

Bei allen im Rahmen dieser Arbeit vermessenen RNA Duplexen wurde ebenfalls eine

Enthalpie-Entropie-Kompensationen festgestellt Abbildung 711 zeigt dieses

Ergebnis Die Regressionsgerade weist mit rsup2 = 0977 einen fast idealen Wert auf

Die Abweichungen der einzelnen Werte von der idealen Ausgleichgeraden liegen im

Bereich der Fehler der UV-Messungen

Enthalpie-Entropie-Kompensation

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 97

75 CD-spektroskopische Untersuchungen

Zur Untersuchung des Einflusses modifizierter Verbindungen auf die Struktur einer A-

Helix RNA wurden die CD-Spektren der modifizierten Duplexe aufgenommen und

analysiert

Die Circular Dichroismus(CD)-Spektroskopie ist eine optische Methode zur

Untersuchung der Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen chiraler Biomolekuumlle Sie beruht

auf der unterschiedlich starken Absorption von links und rechts polarisiertem Licht

durch optisch aktive Substanzen Bei dieser nicht destruktiven Meszligmethode wird die

wellenlaumlngabhaumlngige Elliptizitaumlt der Probe gemessen Diese ist uumlber die Intensitaumlt

des rechts bzw linkspolarisierten Lichts nach dem Absorptionsvorgang definiert und

haumlngt uumlber das Lambert Beeracutesche Gesetz mit den Extinktionskoeffizienten der

Probe zusammen In CD-Spektren wird die Elliptizitaumlt als Funktion der Wellenlaumlnge

aufgetragen Die resultierenden Werte werden je nach Vorzeichen als positiver bzw

negativer Cotton-Effekt bezeichnet Der groszlige Vorteil der CD-Spektroskopie liegt in

der Empfindlichkeit der Messung gegenuumlber Veraumlnderungen in der Struktur der zu

untersuchenden Molekuumlle der einfachen Durchfuumlhrbarkeit der Messung der

geringen Probenmenge und der bereits erwaumlhnten nicht destruktiven Natur der

Messung (Gray 1992)

Ein CD-Spektrum liefert allerdings keine genaue Strukturinformation sondern nur ein

strukturabhaumlngiges Gesamtbild Die Intensitaumlt und die Lage einzelner Banden kann

nur im Vergleich mit Spektren bekannter Strukturen interpretiert werden Es koumlnnen

jedoch zuverlaumlssige Aussagen uumlber die Sekundaumlr- und Tertiaumlrstrukturen von

Nukleinsaumluren gemacht werden da die entsprechende A- B- und Z-Form von

Helices charakteristische Spektren aufweisen (Woody 1995) Die A-Helix weist dabei

ein charakteristisches Maximum bei ca 260 nm auf und ein Minimum bei ca 240 nm

Waumlhrend sich die Form der Spektren nicht veraumlndert ist eine Verschiebung der

Maxima und Minima um einige Nanomter moumlglich Diese sind durch die

Sequenzabhaumlngigkeit der Absorption bedingt

Die im Rahmen dieser Arbeit durchgefuumlhrten CD-Untersuchungen wurden an einem

JASCO J-710 Spektrometer mit einem thermostatisierten Kuumlvettenhalter

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 98

durchgefuumlhrt Fuumlr die Messungen wurde der gleiche Puffer verwendet wie bei den

UVVIS-spektroskopischen Untersuchungen jedoch nur ein Fuumlnftel der

Probenmenge da fuumlr dieses Geraumlt kleinere Kuumlvetten zur Verfuumlgung standen

Die monomodifizierten Duplexe wurden im Wellenlaumlngebereich von 350-210 nm

untersucht Die vergleichenden Messungen erfolgten bei 10degC um zu gewaumlhrleisten

dass die beiden Oligonukleotid-Straumlnge vollstaumlndig als Duplex vorliegen Zudem

wurden die Messungen unter kontinuierlichem N2-Strom durchgefuumlhrt um eine

Kondensation von Luftfeuchtigkeit an der Glaswand der Kuumlvette und somit eine

Stoumlrung der Messung zu unterbinden

Abbildung 711 CD-Spektren der RNA-Duplexe mit Fluormodifizierteindolen

gepaart mit A

Alle in Abbildung 711 gezeigten CD-Spektren zeigen den fuumlr eine A-Helix

charakteristischen Kurvenverlauf Es ist eine deutlich houmlhere Elliptizitaumlt der 6FI

modifizierte Duplex bei dem Hauptmaximum festzustellen Dieses Hauptmaximum

zeigt dass dieser Strang eine bessere Stabilitaumlt hat

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

200 220 240 260 280 300 320 340

4FI

6FI

7FI

I

46DFI

5FI

7 Spektroskopische Untersuchungen der Oligonukleotide 99

Abbildung 712 CD-Spektren der RNA-Duplexe gepaart zwischen 46DFBI

46DFI 7NP 9DP und A

CD-Spektroskopische Untersuchungen wurden auch an RNA-Duplexen modifiziert

mit 46DFBI 46DFI 7NP und 9DP und mit A hybridisiert durchgefuumlhrt

Aus den Spektren laumlsst sich erkennen dass die Haupmaxima uumlber die Stabilitaumlt

aussagen Eine deutlich geringere Elliptizitaumlt wurde bei 46DFBI gemessen waumlhrend

das houmlchste Maximum bei 9DP ist Diese korreliert sehr gut mit gemessenen Tm-

Werten

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

190 210 230 250 270 290 310 330 350

λ [ nm ]

θ [

mg

rad

]

9NP

7NP

46DFI

46DFBI

8 PMF Berechnungen 100

8 PMF Berechnungen

Aufgrund der von Parsch und Engels 2002 (Parsch 2002) durchgefuumlhrten

Experimente konnte gezeigt werden dass 46-Difluorbenzimidazol (5) und 24-

Difluorbenzol (6) zwei universale Basen mit der niedrigsten Destabilisierung des RNA

12mers und den kleinsten Energie-Unterschieden in Bezug auf die

gegenuumlberliegende natuumlrliche Base sind Es wurde vermutet dass keine typischen

Wasserstoffbruumlcken zwischen der Fluorbase und der natuumlrlichen Base vorliegen

Vielmehr werden schwache dipolare C-FH-X-Wechselwirkungen als stabilisierende

Kraft vorgeschlagen (Parsch 2002) Um die zugrunde liegenden stabilisierenden

Kraumlfte der Fluorbasen bzw deren Universalitaumlt weiter zu untersuchen wurden

bdquoPotential of mean forceldquo (PMF) Berechungen mit Hilfe von Molekulardynamik(MD)-

Simulationen durchgefuumlhrt (siehe Methoden Teil) Diese untersuchten Basen-

Paarungen sind in Abbildung 82 gezeigt Zudem sollte geklaumlrt werden was der

stabilisierende Beitrag der Fluorsubstituenten im Vergleich zu Toluol ist Aufgrund der

Ergebnisse dieser Berechungen konnten neue bdquouniverselleldquo Basen vorhergesagt und

mit weiteren Experimenten validiert werden

81 Methoden

Die Berechnungen PMF (potential of mean force) wurden mit dem AMBER8

Molekular Simulationspaket ausgefuumlhrt (Case at al 2005) Strukturen von

natuumlrlichen Basen wurden von nucgen Modul AMBER uumlbernommen und modifiziert

durch Umtausch von Ribose mit Methyl-Gruppe Aumlhnlich natuumlrliche PurinPyrimidin

Basen wurden als Toluen 24-Difluorotoluen und 46-Difluoro-1-methyl-benzimidazol

8 PMF Berechnungen 101

modifiziert Alle Berechnungen wurden mit parm94 (Cornell at al 1995) und gaff

(Wang at al 2004) Parameter-Set ausgefuumlhrt Folgend RESP Methodologie (Bayly

1993) wurde die Atomladung von natuumlrlichen Basenanaloga bestimmt Im der Fall

natuumlrlichen Basen wurde die Atomladung der Methyl-Gruppe auf der glykosidische

Seit allgemein neutral gerichtet mit Atomladung der Base uumlbernommen von AMBER

Bibliothek

Nicht-natuumlrliche Basen wurden jeweils mit A und C gepaart Watson-Crick

Basenpaargeometrie wurde durch Uumlberlagerung auf die Struktur einer natuumlrlichen A-

Form RNA erhalten Um die Bewegungen der Basen gestapelten Konformationen

waumlhrend den Simulationen zu verhindern wurden vier Bindungswinkel angelegt nach

Referenz Stofer at al 1999 und exemplarisch in Abb81 gezeigt (gelbe Linien)

Aumlhnlich Propellerwinkel zwischen zwei Basen wurde in Order planer Konfiguration

eingeschraumlnkt (Abbildung 81 orange-Linien) Die Basen wurden in eine Box von

TIP3P(Jorgensen at al 1983) Wassermolekuumlle plaziert Molekular Dynamik (MD)

Simulationen wurden mit sander Modul von AMBER Programmpaket ausgefuumlhrt

mittels periodischer Randbedingungen und particle mesh Ewald method (PME)

(Dorden at al 1993) um weiterraumlumige elektrostatische Wechselwirkungen zu

bearbeiten Alle Simulationen wurden in NVT ensemble bei 300K ausgefuumlhrt mit

Zeitschritten von 2fs Zur Beschraumlnkung fuumlr alle Bindungen an denen H beteiligt sind

wurde der SHAKE (Ryckaert at al 1977) Algorithmus verwendet

PMF wurden mittels Umbrella Sampling (Torrie 1977) berechnet Hier wurde das

System eingeschraumlnkt auf engem Bereich der Koordinate bei Anwendung eines

quadratischen Potentials Vi(r) In unserem Fall der Abstand zwischen zwei

Atomringen wie das in Abb81 gezeigt ist (tiefrote Linie) wurde als

Reaktionskoordinate benutzt Von beeinflusst Haumlufigkeitverteilung Pi(r) erhalten fuumlr

jedes Intervall i PMF Wi(r) wurde Nachbearbeitung mittels WHAM erhalten (Bouzida

1992)

iiiBi CrVrPTkrW )()(ln)(

In dieser Methode sind Histogramme Pi(r) kombiniert und die Faktoren Ci werden

iterativ so angepasst dass eine optimale Loumlsung resultiert die die

8 PMF Berechnungen 102

Kontinuitaumltsbedingungen erfuumlllt Am Ende werden so die resultierende PMF vertikal

so verschoben dass die laumlngsten Distanzen Null werden Abstaumlnde r wurden von 3

bis 10 Ǻ in 1 Ǻ Schritte durchmustert wobei jeweils 200 ps Aumlquilibrierung vor dem

eigentlichen Durchmustern von mindestens 800ps fuumlr jedes Intervall erfolgte

Abbildung 81 Abstand zwischen zwei Atomringe

82 Ergebnisse und Diskussion

Die freien Energie Kurven der verschiedenen Basenpaarungen der Fluorbasen 5 und

6 jeweils gegen A und C sind in Abb 83 gezeigt Alle Kurven sind bei dem

maximalen simulierten Abstand zwischen den Basen auf Null gesetzt worden Wie

aufgrund des vorangegangenen Experiments (Parsch 2002) erwartet lassen sich

anhand der Energieprofile in Abb 83 keine Unterschiede in Bezug auf die

gegenuumlberliegende Base beobachten Der universale Charakter der Fluorbasen 5

und 6 wird in der Simulation wiedergegeben Die Basenpaarung mit 5 bzw 6 ist

allerdings mit +07 kcalmol unguumlnstig im Vergleich zu -31 kcalmol bei dem Watson-

Crick Basenpaar AU (Daten nicht gezeigt) Das erste Energieminimum der 5 bzw 6

Basenpaare liegt auch bei einem groumlszligeren Abstand zwischen den Basen als bei AU

(36 Aring vs 30 Aring) Dies laumlsst vermuten dass bei 5 bzw 6 keine klassischen

Wasserstoffbruumlcken wie bei einer Watson-Crick Basenpaarung vorliegen und

moumlglicherweise die Desolvatation der Fluorsubstituenten ein wichtiger

stabilisierender Faktor ist Um dies genauer zu untersuchen wurden PMF-

8 PMF Berechnungen 103

Berechnungen fuumlr die schwaumlchere universale Base ohne Fluorsubstituenten (Toluen)

durchgefuumlhrt

Auch fuumlr Toluen stimmen Simulation und Experiment dahingehend uumlberein dass sich

keine Unterschiede im Energieprofil in Bezug auf die gepaarte Base beobachten

lassen (Abbildung 83 schwarze und orangene Kurve) Die Basenpaarung mit

Toluen ist mit +16 kcalmol noch unguumlnstiger als die mit 46-Difluorbenzimidazol (5)

bzw 24-Difluorbenzol (6) Anhand der ungefaumlhr gleichen Energie (~19 plusmn 03

kcalmol) der

NN

N

NNH2

NN

N

NNH2

H3C

F

F CH3

N

NH2

H3C F

F

CH3O

N

NF

F

CH3H3C

N

NF

F

CH3N

NH2

H3C O

NN

N

NNH2

H3C

CH3

N

NH2

H3C OCH3

Abbildung 82 Mit MD untersuchte Basenpaare A-5 (blau) C-5 (rot) A-6 (gruumln) C-6 (magenta) A-Toluen (schwarz) und C-Toluen (orange)

8 PMF Berechnungen 104

3 4 5 6 7 8 9 10 11-1

0

1

2

3

4

5

6

7P

MF

[kcalm

ol]

r [Aring]

3 4 5 6 7 8 9 10 11-1

0

1

2

3

4

5

6

7P

MF

[kcalm

ol]

r [Aring]

Abbildung 83 Freie Energie Kurve fuumlr die Basenpaare A5 (blau) C5 (rot) A6

(gruumln) C6 (magenta) AToluen (schwarz) und CToluen (orange)

ersten Energiebarriere im PMF bei ca 47 Aring Abstand zwischen den gepaarten Basen

laumlsst sich schlieszligen dass bei allen in Abb 83 gezeigten Basenpaarungen der

Energieaufwand gleich hoch ist waumlhrend der Annaumlherung zwischen den Basen sich

befindendes Wasser zu verdraumlngen Der Unterschied in den PMF-Werten am ersten

Minimum muss also in den Interaktionen der Fluorsubstituenten in 46-

Difluorbenzimidazol bzw 24-Difluorbenzol im Vergleich zu Toluen liegen was auf

schwache dipolare C-FhellipH-X bzw XhellipH-C Wechselwirkungen hinweist die schon in

Referenz Justin 2004 beschriebenen wurden

83 Vorhersage

Aufgrund der identifizierten Stabilitaumltseigenschaften der Fluorbasen B und E und

unter Beruumlcksichtigung der Bioisosterie von in Heteroaromaten befindendem

Stickstoff und an einen Aromaten gebundenem Fluor wurden die ersten drei in

Tabelle 81 aufgefuumlhrten Verbindungen als alternative universelle Basen

8 PMF Berechnungen 105

N

N

N

N

CH3

vorgeschlagen Fuumlr jede der Basen wurden wieder PMFs fuumlr die Basenpaarung mit A

und C berechnet Anhand der errechneten freien Energien konnte 7-N-Purin als

vielversprechendste universelle Base

X = universale Base ΔG fuumlr XA [ kcalmol] ΔG fuumlr XC[ kcalmol]

CH3

NC

NC

049 005

CH3

O2N

O2N

-047 -091

075 098

N

N

N CH3

080 105

Tabelle 81 Vorgeschlagene alternative bdquouniverselleldquo Basen 24-Dicyanotoluen (blau) 24-Dinitrotoluol (rot) 7-N-Purin (gruumln) und 9-Deasapurin (magenta) und die Freie Energie ΔG berechnet aus jeweiligen PMFs

identifiziert werden (Tab 81) da sie die geringsten Unterschiede in den freien

Energien in Bezug auf die jeweils gepaarte Base aufweisen und die Energien in etwa

im Bereich von 5 und 6 liegen Neue Experimente wurden durchgefuumlhrt um die

vorhergesagten Eigenschaften der Purine zu validieren Fuumlr die aus den

Experimenten resultierenden potentiellen universellen Base 9-Deaza- und 7-N-Purin

wurden ebenfalls PMF-Berechungen durchgefuumlhrt (Tab 81 letzte Zeile)

8 PMF Berechnungen 106

84 Schlussfolgerung

Zusammenfassend laumlsst sich sagen dass die aus den Simulationen berechneten

relativen freien Energien fuumlr alle Basenpaarungen mit experimentellen Ergebnissen

dahingehend uumlbereinstimmen dass sie den universellen Charakter der

Basenanaloga betonen Die universellen Basen zeigen das gleiche freie Energie

Profil ungeachtet der gegenuumlberliegenden Base Es konnte gezeigt werden dass der

Energieaufwand fuumlr die Desolvatisierung der Basenpaare fuumlr Toluen und 46-

Difluorbenzimidazol 24-Difluorbenzol aumlquivalent sind Des Weiteren wurden

schwache aber attraktive C-FhellipH-X bzw XhellipH-C Dipolinteraktionen der Fluorbasen

als ausschlaggebend fuumlr die Stabilisierung der RNA identifiziert Im Vergleich zu

Watson-Crick Basenpaaren ist die Basenpaarung mit Fluorbasen eher unguumlnstig7-

N-Purin wurde aufgrund der durchgefuumlhrten Simulationen als potentielle universelle

Base identifiziert und durch die nachfolgenden Experimente als solche bestaumltigt

(siehe Kapitel 7) Auch die aus dem Experiment resultierende Base 9-Deazapurin

wurde von den Simulationen als universelle Base bestaumltigt

9 Zusammenfassung amp Ausblick 107

9 Zusammenfassung amp Ausblick

Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden modifizierte Nukleoside synthetisiert um

ihren Einfluss auf die Stabilitaumlt von RNA-Duplexen zu untersuchen

Bei den fluorierten Benzimidazol-Nukleosidanaloga handelt es sich um universelle

Basen die bei der Basenpaarung nicht zwischen den vier natuumlrlichen Nukleosiden

unterscheiden koumlnnen Die dabei auftretende Destabilisierung der RNA-Duplexe

sollte durch die Aumlnderung physikalisch-chemischer Eigenschaften vermindert

werden Durch die Synthese der fluorierten Indol-Nukleosidanaloga mit denselben

Fluoratompositionen sollte nachgewiesen werden welche Rolle ein ausfallendes

Stickstoffatom im Fuumlnfring-System spielt (Abbildung 91)

OO

O OH

N

F

OO

O OH

N

OO

O OH

N

F

F

5FI

6FI

4FI

OO

O OH

N

7FI

FO

O

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

I

OO

O OH

AS

Abbildung 91 Synthetisierte Fluoroindol-Nukleosidanaloga

9 Zusammenfassung amp Ausblick 108

Weitere Untersuchungen wurden so entwickelt dass die zwei spC-F in 46DFBI wie

auch in 46DFI mit Stickstoffatomen getauscht wurden So wurde noch eine neue

Serie Nukleosidanaloga synthetisiert (Abbildung 92) Schlieszliglich wurde noch 1-

Desoxy-D-ribofuranose AS als absischer Baustein synthetisiert

OO

O OH

N

NN

N

7NP

OO

O OH

N

F

F

46 DFI

OO

O OH

N

N

NO

O

O OH

N

N

F

F

46DFBI 9DP

Abbildung 92 Synthetisierte 7-N-Purin und 9-Deazapurin-Nukleoside

Die Synthese der Indol- und 9-Deazapurin-Nukleosidanaloga wurde uumlber eine

Glycsilierungsreaktion mit geeignet geschuumltzter Deoxyribose durchgefuumlhrt Dies

wurde uumlber vier Stufen ohne Aufreinigung aus Deoxyribose synthetisiert Die

entsprechenden Deoxy-nukleoside wurden danach in fuumlnf Schritten zu Ribo-

nukleosiden transformiert Nach der Entschuumltzung von Toluoyl-Gruppen wurden die

5acute- und 3acute-OH Gruppen sukzessiv geschuumltzt Nach simultaner 5acute-OH Entschuumltzung

und 3acute-OMs Eliminierung wurden die gewuumlnschten Ribonukleoside durch

katalytische Dihydroxilierung erhalten Die Darstellung der Verbindung 7NP erfolgte

uumlber die Silyl-Hilbert-Johnson-Reaktion Der abasische Baustein AS wurde

ausgehend von 235-Tri-O-benzyl-ribofuranose durch Dehydroxylierung und

anschlieszligende Entschuumltzung erreicht

Von allen Nukleosiden gelang es Kristalle aus Wasser oder Methanol zu erhalten

und roumlntgenkristallographisch zu untersuchen Die Kristallpackungen zeigten eine

sehr interessante Anordnung der Molekuumlle Alle Fluorindol-Nukleoside mit Ausnahme

von 7-N-Purin-Nukleosid 7NP zeigten nicht die fuumlr aromatische Systeme normale

Fischgraumlten-Struktur sondern eine Anordnung in der die Molekuumlle gegenuumlberliegen

Die Kristallpackung besteht abwechselnd aus hydrophilen und lipophilen Schichten

Die hydrophilen Schichten bestehen aus den Zuckeruntereinheiten und die lipophilen

9 Zusammenfassung amp Ausblick 109

aus den Fluoraromaten Die Zucker sind durch Wasserstoffbruumlcken miteinander

verbunden Fuumlr die Orientierung der Molekuumlle zueinander sind aber die Fluoratome

verantwortlich In der Kristallpackung von 7-Fluorindol-Nukleosid 7FI kann ein Fluor-

Wasserstoff-Abstand von nur 230 pm detektiert werden Dies ist deutlich kuumlrzer als

die Summe der van-der-Waals Radien von Fluor und Wasserstoff von 255 Aring Der

Abstand wird zwischen dem Fluor des einen Nukleosids und einem Wasserstoff

eines gegenuumlberliegenden Nukleosids gemessen Der Abstand von 230 Aring ist einer

der kuumlrzesten jemals in Kristallen gemessenen F-H Abstaumlnde des Typs Cspsup2-FH-

Cspsup2 Bedingt durch diesen kurzen Abstand kann von einer FH Wasserstoffbruumlcke

gesprochen werden Auf der anderen Seite in der Kristallstruktur von 4-Fluorindol-

Nukleosid 4FI konnte ein F-H Abstand von 269 Aring nachgewiesen werden welcher

deutlich laumlnger als die Summe der van-der-Waals Radien von Fluor und Wasserstoff

ist

Die Nukleoside wurden auf ihre Lipophilie hin untersucht Zu diesem Zweck wurden

Octanol-Wasser Verteilungskoeffizienten der Nukleoside gemessen Die fluorierten

Nukleoside zeigten im Gegensatz zu den nichtfluorierten Nukleosiden eine deutlich

groumlszligere Lipophilie

Nach Umsetzung der Nukleoside zu den Phosphoramiditen konnten diese

kupplungsfaumlhigen Monomere in den RNA-Festphasensynthesen eingesetzt und in

RNA 12mere eingebaut werden

Um den Einfluss der aromatischen Fluorosubstitutionen auf die thermodynamische

Stabilitaumlt von RNA-Duplexen zu untersuchen wurden UVVIS- und CD-

spektroskopische Messungen an monomodifizierten RNA 12meren durchgefuumlhrt Aus

den erhaltenen Schmelzkurven wurden die Schmelzpunkte bestimmt (Abbildung 93)

und die thermodynamischen Daten ausgerechnet

Die Anwendung hydrophober Fluorsubstituierter Nukleobasen fuumlhrte im Fall der

fluorierten Indol-Nukleoside zu Destabilisierung im Vergleich mit natuumlrlichen

Basenpaaren

9 Zusammenfassung amp Ausblick 110

Fluoriertre Indol-Nukleoside gepaart mit natuumlrlichen Basen

0

5

10

15

20

25

30

35

40

4FI 5FI 6FI 7FI 46DFI I

Tm

-We

rt [

degC]

A

C

G

U

Abbildung 93 Graphische Darstellung der Schmelzpunkte der RNA-Duplexe

Aus den folgenden Resultaten laumlsst sich zusammenfassen

1 Position der Fluoratom in fluorierten Indole spielt eine wesentliche Rolle fuumlr die

Stabilitaumlt des RNA-Duplex

2 6FI bildet die stabilste Basenpaaren mit natuumlrlichen Basen

3 Basenpaarung von 4FI traumlgt eine deutlich houmlhere Destabilisierung Fuumlr diese

Modifikation wurden auch die laumlngsten Abstandwerte zwischen C-FhellipH in der

Kristallpackung gemessen (Die Vermutung liegt nahe dass diese Base sich

auszligerhalb des Duplex befindet)

4 Alle Fluorindol-Basenanaloga zeigen die Tendenz zur Paarung mit Adenosin

5 Bei 46DFI handelt sich um universelle Base

Um noch weniger destabilisierende universelle Basen zu finden wurde das

Forschungsfeld mit Methoden aus dem Bereich der strukturellen Bioinformatik

Molekuumll-dynamiksimulationen und freie Energie-Rechnungen ausgeweitet

Resultierende Simulationen fuumlhrten zu zwei neuen Basen 7NP als Analogon zu

46DFBI und 9DP als Analogon zu 46DFI (siehe Kapitel 8) Theoretische

Rechnungen lieszligen sich bestaumltigen durch experimentelle Ergebnisse (Abbildund

94)

9 Zusammenfassung amp Ausblick 111

Modifizierte Basenpaare

0

5

10

15

20

25

30

35

40

A C G U

Tm

-Wert

[degC

]

46DFBI

7NP

46DFI

9DP

Abbildung 94 Graphische Darstellung der Schmelzpunkte der RNA-Duplexe

Die so entstandene Serie von Purin-Basenanaloga hat uns gezeigt dass der

Austausch von Fluoratomen durch Stickstoffatome stabilisierende Effekte bringt Die

chemischen Aumlnderungen beeinflussen die physikalischen Eigenschaften welche

dadurch Stabilisierung oder Destabilisierung des RNA-Duuplex dirigieren In

Abbildung 95 befinden sich ausgerechnete Dipolmomente

46DFBI (μ=307 D) 46DFI (μ=393 D) 7NP (μ=460 D) 9DP (μ=474 D)

Abbildung 95 Ausgerechnete elektrostatisches Feld und Dipolmomente

9 Zusammenfassung amp Ausblick 112

Somit koumlnnen wir fuumlr diese Serie folgendes resuumlmieren

46FI als universelles Base Analogon zu 46DFBI zeigt geringere

destabilisierende Effekte auf den 12mer RNA-Duplex

Umtausch von Fluoratomen in den beiden Basen (46DFI und 46DFBI)

resultiert in deutlich besserer Basenpaarung

Auserrechnete thermodynamische Parametern (von gemessenen Tm-Werten)

wurde ersichtlicht dass houmlhere Tm-Werte durch geringere Destabilisierung

aus Solvatation resultieren nicht aus erhoumlhten Stacking Effekten des RNA-

Duplex

Aus den in dieser Doktorarbeit gewonnenen Erkenntnissen eroumlffnen sich neue

interessante Arbeitsgebiete

Synthese der Triphosphate der modifizierten Nukleoside sowie enzymatische

Einbauversuche

Einbau der als universellen Basen erkannten Nukleoside in Ribozyme mit Test

der Enzymselektivitaumlt und Enzymaktivitaumlt

Der Einsatz der artifiziellen Nukleoside in der RNA Interferenz

10 Experimenteller Teil 113

10 Experimenteller Teil

101 Allgemeines

1011 Chromatographie

Fuumlr die Chromatographie (DC pDC und FC) wurden folgende Loumlsungsmittel

eingesetzt

Acetonitril pa

Ethylacetat technische Qualitaumlt wurde uumlber Calciumchlorid getrocknet und

destilliert

n-Hexan technische Qualitaumlt wurde bei Normaldruck destilliert

Isopropanol technische Qualitaumlt wurde bei Normaldruck destilliert

Methanol technische Qualitaumlt wurde bei Normaldruck destilliert

Methylenchlorid techn Qualitaumlt wurde uumlber Calciumchlorid getrocknet und

destilliert

Wasser reinst

1011a Duumlnnschichtchromatographie (DC)

Fuumlr die analytische Duumlnnschichtchromatographie wurden mit Kieselgel 60

beschichtete Aluminiumfolien mit Fluoreszenzindikator verwendet (Merck Nr 5554

02 mm Schichtdicke) die auf eine Groumlszlige von 2 - 5 10 cm zugeschnitten wurden

Die Laufstrecke betrug 8 - 9 cm Alle Rf-Werte wurden bei Kammersaumlttigung ermittelt

UV-aktive Substanzen wurden mit einer UV-Lampe bei einer Wellenlaumlnge von 254

10 Experimenteller Teil 114

nm detektiert Duumlnnschichtchromatogramme mit UV-inaktiven Zuckern wurden mit

einem Reagenz aus 10 konz Essigsaumlure 5 Anisaldehyd und 5 konz

Schwefelsaumlure in 75 igem waumlssr Ethanol bestrichen und mit einem Heiszligluftfoumln auf

etwa 300degC erhitzt Dabei faumlrbten sich die Verbindungen schwarz

Die Dimethoxytritylgruppe konnte durch Uumlberleiten von Salzsaumluredaumlmpfen detektiert

werden Es erfolgte eine Orangefaumlrbung

1011b Praumlparative Duumlnnschichtchromatographie (pDC)

Fuumlr die praumlparative Duumlnnschichtchromatographie wurde ein Chromatotron der Firma

Harrison Research (Modell 7924 T) verwendet Als Trennmaterial diente hierbei

gipshaltiges Kieselgel (Merck 60 PF254 Nr 7749) das in Schichtdicken von 1 2 bzw

4 mm auf entsprechende Glasplatten (Durchmesser 20 cm) aufgetragen wurde Die

Detektion der UV-aktiven Substanzen erfolgte bei einer Wellenlaumlnge von 254 nm

1011c Praumlparative Saumlulenchromatographie (Flash-Chromatographie FC)

Die Flash-Saumlulenchromatographie (Still et al 1978) wurde mit Kieselgel 60

(Korngroumlszlige 40-63 m Merck Nr 9385) als Trennmaterial durchgefuumlhrt Es standen

Saumlulen verschiedener Durchmesser zur Verfuumlgung Die Trennungen wurden wie bei

den Einzelverbindungen in Kapitel 7 beschrieben entweder isokratisch oder mit

Stufengradienten durchgefuumlhrt

1011d Hochleistungsfluumlssigkeitschromatographie (HPLC)

Die HPLC Aufreinigungen der Oligonukleotide wurden auf Anlagen von JASCO

durchgefuumlhrt Details sind in Kapitel 7 beschrieben Die Retentionszeiten der

ungeschuumltzten Nukleoside wurden ebenfalls auf der Anlage von JASCO bestimmt

Details sind in Kapitel 7 beschrieben

10 Experimenteller Teil 115

1012 Spektroskopie

1012a NMR-Spektroskopie

Die NMR-Spektren wurden auf den Geraumlten AMX 250 WH 270 und AMX 400 der

Firma Bruker aufgenommen Die chemische Verschiebung (ppm) wurde auf das

jeweilige Loumlsungsmittelsignal geeicht Als Loumlsungsmittel wurden DMSO-d6 mit =

249 ppm und CDCl3 mit = 727 ppm fuumlr die 1H-NMR-Spektren sowie DMSO-d6 mit

= 395 ppm und CDCl3 mit = 770 ppm fuumlr die 13C-NMR-Spektren verwendet Fuumlr

die 19F-NMR-Spektren in DMSO-d6 wurde CCl3F als Standard verwendet und auf ndash

1629 ppm geeicht Alle Spektren wurden bei einer Temperatur von 300 K

aufgenommen

1012b UVVIS-Spektroskopie

Die UV-Spektren wurden an einem UV-Spektralphotometer der Firma Varian (Modell

Cary 1) aufgenommen

1013 Massenspektrometrie

Die Massenspektren wurden auf Geraumlten der Firmen VG Analytical und VG Biotec

(heute Micromass) aufgenommen Fuumlr die Electrospray-Ionisation (ESI) stand eine

VG Platform II mit Quadrupol Analysator zur Verfuumlgung Spektren mit

matrixunterstuumltzter Laserdesorption Ionisation (MALDI) wurden auf einem

Flugzeitmassenspektrometer (VG Tofspec) entweder im linearen oder im

Reflectronmodus gemessen

10 Experimenteller Teil 116

1014 Elementaranalyse

Die Elementaranalysen wurden an einem Geraumlt der Firma Foss-Heraeus (CHN-O-

Rapid) durchgefuumlhrt

1015 Verwendete Chemikalien

1235 Tetra-O-acetyl--D-ribofuranose = -D-Ribofuranose-1235-tetraacetat

C13H18O9 [31828] Aldrich Nr 15902-6 98 Smp 81-83degC

12-Dichlorethan = Ethylenchlorid C2H4Cl2 [9896] Fluka Nr 03527 puriss absolut

uumlber Molekularsieb 995 H2O lt 0005 Sdp 84degC d = 1253

1-Butanol C4H10O [7412] Fluka Nr 19430 purum 98 Sdp 116-118degC d =

081

1-Methyl-2-pyrrolidinon C5H9NO [9913] Aldrich Nr 27045-8 gt 99 fuumlr die HPLC

Sdp(10 mm) 81-82degC d = 1028

1-Methylimidazol C4H6N2 [8211] Fluka Nr 67560 puriss 99 Sdp 195-197degC

d = 1033

1-Octanol C8H18O [13023] Fluka Nr 74848 fuumlr die UV-Spektroskopie 995 d

= 082

24-Difluorobenzaldehyd C7H4F2O [14211] Fluka Nr 36886 purum gt 970 Sdp

65-66degC d=1305

2-Deoxy-D-erythro-pentose C5H10O4 [13413] Fluka Nr 31170 purum 990

2-Fluoracetanilid C8H8FNO [15316] Lancaster Nr 1201 98 Smp 75-77degC

2-Fluorobenzaldehyd C7H5FO [12412] Fluka Nr 46550 purum gt 980 Sdp

172-174degC d=1187

44-Dimethoxytriphenylmethylchlorid = 44-Dimethoxytritylchlorid (DMTrCl)

C21H19ClO2 [33883] Merck Nr 818616 gt 99 Smp 120-123degC

4-Fluorobenzaldehyd C7H5FO [12412] Fluka Nr 46570 purum gt 980 Sdp

181degC d=1157

4-Fluoroindol C8H6FN [13514] Fluorochem Nr 005409

10 Experimenteller Teil 117

4-Methyl-benzoylchlorid=p-Toluoylchlorid CH3C6H4COCl [15459] Fluka Nr76220

purum 980 Sdp 225-227degC d=1169

4-Methyl-morpholin-4-oxid-Monohydrat C5H11NO2H2O [13516] Fluka Nr 67873

puriss 970 Smp 71-73degC

5-Fluoroindol C8H6FN [13514] Fluorochem Nr 006240

7-Fluoroindol C8H6FN [13514] Fluorochem Nr 005411

Acetonitril C2H3N [4105] Fluka Nr 00695 puriss 995 absolut uumlber

Molekularsieb H2O 001 Sdp 82degC d = 0782

Acetonitril C2H3N [4105] Fluka Nr 00709 puriss 995 absolut uumlber

Molekularsieb H2O 0001 Sdp 82degC d = 0782 (fuumlr die Synthese der

Phosphoramidite verwendet)

Acetonitril C2H3N [4105] Roth Nr 88252 995 fuumlr die HPLC Sdp 81-82degC d =

078

Acetylchlorid C2H3ClO [7850] Fluka Nr00990 puriss 990 Sdp 52degC d=1105

Aminomalonsaumlure-diethylester-hydrochlorid C7H13NO4HCl [21165] Fluka Nr

08360 purum gt 990 Smp 165-170degC

Ammoniak NH3 (g) [1703] Linde eingesetzt wie gekauft

Ammoniakloumlsung NH4OH [3505] Merck Nr 105426 32 reinst d = 088

Ammoniumchlorid NH4Cl [5349] Fluka Nr 09702 purum pa 99

Argon Qualitaumlt 48 Linde eingesetzt wie gekauft

Bortrifluorid-Ethyletherat BF3C4H10O [14193] Fluka Nr 15719 purum saumlurefrei

Sdp 128degC d = 113

Bromessigsaumlure-methylester C3H5BrO2 [15298] purum gt 970 Sdp 144-145degC

d=1664

Celite-Filtergel Fluka Nr 22139 Filterhilfsmittel leicht gegluumlht

Chloroform-d1 CDCl3 [12037] Deutero GmbH 998 Atom D stabilisiert mit Silber

Cyclohexen C6H10 [8215] Fluka Nr 29240 purum 99 stabilisiert mit ~001

26-Di-tert-butyl-p-kresol Sdp 81-84degC d = 081

Deuteriumoxid D2O Deutero GmbH 999 Atom D

Diethylether C4H10O [7412] Fluka Nr 31685 puriss 995 uumlber Molekularsieb

stabilisiert mit 26-Di-tert-butyl-p-kresol Sdp 35-36degC d = 0713

Diethylpyrocarbonat (DEPC) C6H10O5 [16214] Fluka Nr 32490 purum 97

Sdp 160-163degC d = 112

10 Experimenteller Teil 118

Diisopropylamin C6H15N [10119] Aldrich Nr 47122-4 995 d = 0722

Diisopropylethylamin (Huumlnigs Base DIPEA) C8H19N [12925] Aldrich Nr D12580-6

99 Sdp 127degC d = 0742

Dimethylsulfoxid-d6 (DMSO-d6) C2D6OS [8413] Groupe C E Saclay

998 Atom D

Dinatriumhydrogenphosphat Dodecahydrat Na2HPO412H2O [35814] Fluka Nr

71650 puriss pa kristallisiert

Dioxan C4H8O2 [8811] Riedel-de Haeumln Nr 33147 fuumlr Analyse 995

Essigsaumlure C2H4O2 [6005] Riedel-de Haeumln Nr 33209 998 Sdp 117-118degC

d = 1049

Essigsaumlureanhydrid C4H6O3 [10209] Fluka Nr 45830 puriss pa Sdp 138-140degC

d = 108

Ethanol C2H6O [4607] Riedel-de Haeumln Nr 32205 fuumlr Analyse

Formamidin-acetat CH4N2CldquoH4O2 [10411] Fluka Nr 47690 purum gt 980

Smp 160degC

Indol C8H7N [11715] Fluka Nr 57190 puriss 990 Smp 52-53degC

Isoxasol C3H3NO [6906] Fluka Nr 59948 purum gt 970 Sdp 193-95degC

d=1077

Kaliumhydroxid KOH [5611] Fluka Nr 60370 puriss pa Plaumltzchen 86

Kaliumhydroxid KOH [5611] Fluka Nr 60380 purum Pulver 85

Kupfer Cu [ 6355] Fluka Nr 61141 purum 99

Lithiumchlorid LiCl [4239] Fluka Nr 62480 purum pa

Magnesiumsulfat MgSO4 [12037] Riedel-de Haeumln Nr 13143 reinst getrocknet

Methanol CH4O [3204] Fluka Nr 65542 puriss gt 995 uumlber Molekularsieb

H2O 100 ppm Sdp 64-65degC d = 079

Methanol CH4O [3204] Riedel-de Haeumln Nr 32213 gt 998 max 005 H2O

Sdp 64-65degC d = 0792

Methansulfochlorid CH3ClO2S [11455] puriss 990 Sdp 53-55degC d=1476

Methylenchlorid = Dichlormethan CH2Cl2 [8493] Fluka Nr 66749 puriss gt 995

uumlber Molekularsieb H2O 50 ppm Sdp 40degC d = 1325

Molekularsieb 3 Aring Fluka Nr 69831

Natrium hydrid NaH [2400] Aldrich Nr 223441 purum 95 Smp 800degC

Natriumacetat C2H3O2Na [8203] Acros Nr 14961 techn gt 95

Natriumazid NaN3 [6501] Fluka Nr 71290 purum gt 990

10 Experimenteller Teil 119

Natriumcarbonat Na2CO3 [10599] Merck Nr 106395 mind 995 wasserfrei

Natriumchlorid NaCl [5844] Merck Nr 1540 gt 995

Natriumdihydrogenphosphat Dihydrat NaH2PO42H2O [15601] Fluka Nr 71500

purum pa kristallisiert

Natriumdithionit Na2 O4S2 [17411] Fluka Nr 71699 purum~85

Natriumethoxid C2H5ONa [6805] Fluka Nr 71210 techn gt 95

Natriumhydrogencarbonat NaHCO3 [8401] Fluka Nr 71630 purum gt 98

Natriumhydroxid NaOH [4000] Gruumlssing Nr 12155 99

n-Hexan C6H14 [8617] Fluka Nr 52766 puriss absolut uumlber Molekularsieb H2O

001 Sdp 69degC d = 0659

Palladiumhydroxid auf Kohle (Pearlmanacutes Katalysator) Fluka Nr 75990 puriss 10

Palladium

Phosphorpentoxid P2O5 [14194] Riedel-de Haeumln Nr 04113 985

Phosphortrichlorid PCl3 [13733] Riedel-de Haeumln Nr 04603 99 d = 157

Pyridin C5H5N [7910] Fluka Nr 82704 puriss gt 998 H2O lt 50 ppm uumlber

Molekularsieb Sdp 116degC d = 0983

Pyridin C5H5N [7910] Gruumlssing Nr 13057 gt 995 Sdp 115degC d = 0978 wurde

mind 2h uumlber CaH2 Ruumlckfluszlig gekocht und abdestilliert

Salzsaumlure HCl [3646] Riedel-de Haeumln Nr 30721 pa mind 37

Schwefelsaumlure H2SO4 [9807] Merck Nr 100731 95-97 Sdp 330degC d = 184

Silbernitrat AgNO3 [16988] Fluka Nr 85228 puriss pa 995

Stickstoff N2 [2801] Qualitaumlt 999 Linde eingesetzt wie gekauft

Sulfurylchlorid SO2Cl2 [13497] Aldrich Nr 15776-7 97 Sdp 68-70degC d = 1680

sym-Collidin = 246-Trimethylpyridin C8H11N [12118] Fluka Nr 27690 puriss pa

99 Sdp 170-172degC d = 0914

tert-Butyldimethylchlorsilan (TBDMSCl) 1 M Lsg in THF C6H15ClSi [15073] Fluka

Nr 19904 purum d = 0886

tert-Butyldiphenylchlorosilan (TBDPSCl) C16H19ClSi [27487] Fluka Nr 19938

purum gt 995 Sdp 90degC d=1074

Tetrabutylammoniumfluorid-Lsg (TBAFTHF) C16H36FN [26147] purum~1 M Lsg in

Tetrahydrofuran d=0908

Tetrahydrofuran C4H8O [7211] Fluka Nr 87371 puriss absolut uumlber

Molekularsieb 995

Toluol C7H8 [9214] Fluka Nr 89682 purum 99 Sdp 110-112degC d = 0866

10 Experimenteller Teil 120

Triethylamin (TEA) C6H15N [10119] Fluka Nr 90340 puriss pa gt 995 Sdp

88-89degC d = 0726

Triethylamin Trihydrofluorid C6H15N3HF [16121] Aldrich Nr 34464-8 98

d = 0989

Triethylsilan C6H16Si [11628] Fluka Nr 90550 purum gt 97 Sdp 105-110degC

d = 0732

Trifluormethansulfonsaumluretrimethylsilylester (Trimethylsilyltrifluormethansulfonat

TMSTf) C4H9F3O3SSi [22226] Fluka Nr 91741 purum 98 Sdp(11 mm)

39-40degC d = 1225

Wasserstoff H2 [201] Linde eingesetzt wie gekauft

α-D-Ribofuranose C5H10O5 [15013] Aldrich Nr R175-7 98

Die fuumlr die Abspaltung der Acetylschutzgruppen benoumltigte gesaumlttigte

ammoniakalische Methanolloumlsung wurde durch Einleiten von NH3 (g) in Methanol

(pa) bei ndash78degC fuumlr 30 Minuten hergestellt Die Loumlsung wurde bei ndash20degC aufbewahrt

Fuumlr die Oligonucleotidsynthesen

Acetonitril for DNA-synthesis PerSeptive Biosystems

Acetonitril amidite diluent PerSeptive Biosystems

Capping Reagenz PerSeptive Biosystems

Saumlulen mit CPG-Traumlgermaterial PerSeptive Biosystems

Deblock-Mix PerSeptive Biosystems

Oxidizer PerSeptive Biosystems

Phosphoramidite PerSeptive Biosystems

Sephadex PD10 Saumlulen mit G25 Material Amersham Pharmacia Biotech

1016 Eingesetzte Pufferloumlsungen

a) Fuumlr die Anionenaustausch-HPLC

Puffer A DEPC-Wasser mit LiOH auf pH 80 eingestellt

Puffer B Ansatz wie Puffer A und 4239 g (1 mol) Lithiumchlorid

10 Experimenteller Teil 121

b) Fuumlr die Aufnahme der UV-Schmelzkurven und CD-Spektren

Fuumlr die Aufnahme der UV-Schmelzkurven und die CD-spektroskopischen

Untersuchungen der Oligonukleotide wurde folgendes Puffersystem eingesetzt

140 mM Natriumchlorid (204 g NaCl) 10 mM Dinatriumhydrogenphosphat

Dodecahydrat (895 mg Na2HPO412H2O) und 10 mM

Natriumdihydrogenphosphat Dihydrat (390 mg NaH2PO42H2O) Nach Auffuumlllen

mit Wasser auf 250 ml wurde die angesetzte Loumlsung durch Zugabe von

Salzsaumlure (01 N) auf einen pH-Wert von 70 eingestellt Das verwendete Wasser

war mit Diethylpyrocarbonat (DEPC) vorbehandelt Dazu wurde eine 01 ige

Loumlsung angesetzt uumlber Nacht bei RT stehen gelassen und anschlieszligend 30

Minuten autoklaviert

10 Experimenteller Teil 122

102 Liste der synthetisierten Verbindungen

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-46-difluorindol 41

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-4-fluorindol 86

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-5-fluorindol 93

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-6-fluorindol 104

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-7-fluorindol 114

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-9-deaza-purin 67

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-indol 123

1-(2acute-desoxy-5`-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol

39

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-

fluorindol 85

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-

fluorindol 92

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-

fluorindol 103

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-

46-difluorindol 40

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 113

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-

indol 122

10 Experimenteller Teil 123

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-

deaza-purin 66

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol 84

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol 91

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol

102

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol

112

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 121

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin

130

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol 38

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol 83

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol 90

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-chloro-9-deaza-purin 128

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol 101

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol 111

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin 129

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 120

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 4-fluorindol

82

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-fluorindol

100

10 Experimenteller Teil 124

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 46-

difluorindol 37

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]-indol 119

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-chloro-9-

deaza-purin

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(5-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 5-fluorindol

89

1-[2acute-Desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 7-fluorindol

110

1acute-Desoxy-1acute-( 46-difluorindolyl )-β-D-ribofuranose 42

1acute-Desoxy-1acute-( 5-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 94

1acute-Desoxy-1acute-( 6-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 105

1acute-Desoxy-1acute-( 7-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 115

1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 48

1acute-Desoxy-1acute-( 9-deaza-purindolyl )-β-D-ribofuranose 68

1acute-Desoxy-1acute-( indolyl )-β-D-ribofuranose 124

1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose 49

1acute-Desoxy-5acute-O-(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 60

1-Desoxy-D-ribofuranose 75

235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose 74

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 46

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 9-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 47

10 Experimenteller Teil 125

35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid 36

35-Di-p-toluoyl-1-methyl-2-desoxy-D-ribofuranosid 35

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 5-fluorinolyl )

-szlig-D-ribofuranose 57

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 6-fluorinolyl )

-szlig-D-ribofuranose 58

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 46-

difluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 54

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-fluorinolyl )

-szlig-D-ribofuranose 59

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( inolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 55

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-N-purinolyl

) -szlig-D-ribofuranose 63

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 9-deaza-

purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 72

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- (44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 4-fluorinolyl ) -

szlig-D-ribofuranose 56

3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

10 Experimenteller Teil 126

3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

3-O-(2-Cyanethoxydiisopropylphosphin)-1-desoxy-5-O-(44acute-dimethoxy-

triphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-D-ribofuranose 79

46-Difluorindol 29

46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

4-Fluorindol 27

4-Fluorindol-2-carbonsaumlure 81

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 46-difluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 51

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 6-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 106

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 7-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 116

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 132

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( inolyl ) -szlig-D-ribofuranose 125

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

4-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 87

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

5-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 96

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

6-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 107

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

46-difluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 52

10 Experimenteller Teil 127

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

7-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 117

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

inolyl ) -szlig-D-ribofuranose 126

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 70

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

4-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 88

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

5-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 97

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

6-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 108

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

46-difluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 53

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

7-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 118

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

inolyl ) -szlig-D-ribofuranose 127

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

7-N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 62

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 71

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 4-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 50

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 5-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 95

10 Experimenteller Teil 128

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-

N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 61

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-1-desoxy-D-ribofuranose 76

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 78

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 77

6-Chloro-9-deaza-purin 32

6-Fluorindol 28

6-Fluorindol-2-carbonsaumlure 99

Methyl-2-azido-1-o-fluorobenzoyl-propenoat 80

Methyl-2-azido-1-p-fluorobenzoyl-propenoat 98

Methyl-46-difluorindol-carboxylat 26

Methyl-4-fluorindol-carboxylat 24

Methyl-6-fluorindol-carboxylat 25

10 Experimenteller Teil 129

103 Darstellung und Eigenschaften der Einzelverbindungen

Uumlbersicht

Darstellung des 4-Fluoroindol-Nukleosids 49 und des entsprechenden

Phosphoramidit 56

Darstellung des 5-Fluoroindol-Nukleosids 94 und des entsprechenden

Phosphoramidit 57

Darstellung des 6-Fluoroindol-Nukleosids 105 und des entsprechenden

Phosphoramidit 58

Darstellung des 46-Difluoroindol-Nukleosids 51 und des entsprechenden

Phosphoramidit 54

Darstellung des 7-Fluoroindol-Nukleosids 115 und des entsprechenden

Phosphoramidit 59

Darstellung des Indol-Nukleosids 124 und des entsprechenden

Phosphoramidit 55

Darstellung des 7-N-Purin-Nukleosids 48 und des entsprechenden

Phosphoramidit 63

Darstellung des 9-Deaza-purin-Nukleosids 68 und des entsprechenden

Phosphoramidit 72

10 Experimenteller Teil 130

Methyl-2-azido-1-o-fluorobenzoyl-propenoat 80

OCH3

N3

O

C10H8FN3O2 22119 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Die Loumlsung aus 286 ml (154 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol und 60

ml abs Methanol wurde auf ndash20degC abgekuumlhlt Eine Loumlsung aus 408 g (33 mmol) 2-

Fluorobenzaldehyd und 155 g (135 mmol) Methylazidoacetat in 34 ml abs Methanol

wurde uumlber 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsmischung wurde 2 Stunden bei ndash

20degC und uumlber Nacht bei +4degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde die heterogene

Mischung auf Eis (ca 200 ml) gegossen und gelassen bis Temperatur 5-10degC wird

Der weiszlige Feststoff wurde abgesaugt und Filterkuchen mit Wasser gewaschen Das

Produkt muss aufgrund seiner Instabilitaumlt sofort weiter umgesetzt werden

DC Rf=081 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

823 ( m 1H 4H ) 747 ( m 1H 6H ) 734 ( m 2H 3H 5H ) 700 ( s

1H 7H ) 388 ( s 3H OCH3 )

ESI(+) mz 2238 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 5430 H 365 N 1900

Gefunden C 5410 H 362 N 1900

10 Experimenteller Teil 131

Methyl-4-fluorindol-carboxylat 24

NH

COOMe

C10H8FNO2 19317 gmol

F

Das Rohprodukt Methyl-2-azido-1-o-fluorobenzoyl-propenoat wurde in 200ml Xylen

geloumlst und zwei Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet Der Ansatz wurde nun tropfenweise zu 200 ml

refluxierendem Xylen gegeben Die Reaktionsmischung wurde ca 4 Stunden

refluxiert bis kein N2 mehr entweicht Anschlieszligend wurde am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 423g ( 667 ) uumlber zwei Schritte

DC Rf=063 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1229 ( s 1H NH ) 735 ( m 2H 6H 7H ) 717 ( s 1H 3H ) 686 (

m 1H 5H) 392 (s 3H OCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 629 MHz DMSO-d6 )

16318 ( C=O ) 16211 ( C2 ) 15938 ( C6 ) 13803 ( C8 ) 12855 ( C9

) 124 36 ( C7 ) 11043 ( C5 ) 10875 ( C3 ) 9860 ( C4 ) 5247 (

OCH3 )

ESI(+) mz 1938 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 132

4-Fluorindol-2-carbonsaumlure 81

NH

COOH

C9H6FNO2 17915 gmol

F

417 g ( 216 mmol ) Methyl-6-fluoroindol-2-carboxylat wurde in 350 ml 2 N NaOH-

Loumlsung geloumlst Die Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Ruumlckfluss erhitzt Die

Reaktionsloumlsung wurde auf 0degC abgekuumlhlt und mit einer aumlquivalenten Menge

konzentrierter Salzsaumlure neutralisiert Die Loumlsung darf sich dabei nicht erwaumlrmen

Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten der abgesaugt und mit Eiswasser

gewaschen wurde

Ausbeute 395 g ( 98 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1209 (s 1H NH ) 729-719 ( m 2H 6H 7H ) 795 ( m 1H 3H )

339 (bs 1H COOH )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12077 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 1776 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 133

4-Fluorindol 27

NH

C8H6FN 13514 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

223 g (125 mmol) der 4-Fluorindol-2-carbonsaumlure wurden in 200 ml N-

Methylpyrrolidon geloumlst und mit 317 g (500 mmol) Kupferpulver versetzt Die

Reaktionsmischung wurde uumlber 12 Stunden bei 240degC gekocht Ein Argonstrom

wurde langsam und kontinuierlich durchgeleitet Anschlieszligend wurde die

Reaktionsmischung abgekuumlhlt und uumlber Celite filtriert Der Filterkuchen wurde mit

Ether gewaschen Das Filtrat wurde mit 500 ml Wasser versetzt und die Loumlsung vier

Mal mit Ether extrahiert Die organischen Extrakte wurden ein Mal mit Wasser und

ein Mal mit Brine gewaschen Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff

erhalten

Ausbeute 097 g ( 58 )

DC Rf=040 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

1141 ( bs 1H NH) 739 ( m 1H 2H ) 723 ( m 1H 7H ) 705 ( m

1H 6H) 676 ( m 1H 5H ) 649 ( d 1H 3H )

ESI(-) mz 1337( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 7110 H 448 N 1036

Gefunden C 7138 H 464 N 1044

10 Experimenteller Teil 134

35-Di-p-toluoyl-1-methyl-2-desoxy-D-ribofuranosid 35

R=p-Me-C6H4-CO

C22H24O6 38442 gmol

ORO

OR

OMe

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

934g 2-Desoxyribose (70mmol) wurden in 113 ml geloumlst und dazu wurden 19 ml

einer 1-igen methanolischen HCl-Loumlsung (frisch hergestellt aus 034 ml

Acetylchlorid in 20 ml absolutem Methanol) getropft Die Reaktionsmischung wurde

25 Minuten bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 4g NaHCO3 gequencht Die Loumlsung wurde abfiltriert und zur Trockne

eingeengt Der braune Sirup wurde zweimal mit Pyridin coevaporiert Das

Rohprodukt (1-Methyl-2-desoxy-Dribose) wurde in 56 ml abs Pyridin geloumlst und auf

0degC abgekuumlhlt 21 ml (150 mmol) p-Toluoylchlorid wurden innerhalb von 30 Minuten

zugetropft Die Reaktionsmischung wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur geruumlhrt

Anschlieszligend wurde die Loumlsung mit 150 ml Wasser versetzt und drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die organischen Extrakte wurden zwei Mal mit gesaumlttigter

waumlssriger NaHCO3-Loumlsung einmal mit 2N HCl und einmal mit Wasser gewaschen

Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Der orangefarbene Sirup wurde uumlber

Nacht im Oumllpumpenvakuum getrocknet

Ausbeute 2517 g ( 93 ) uumlber zwei Schritte

ESI (+) 4072 (M+Na)+

10 Experimenteller Teil 135

35-Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranosylchlorid 36

OO

O

O

O

1

23

4

5

6

7

8acute

8

9

9acute

1011 12

13

14

14acute

15

15acute

16

17

Cl

C21H21ClO5 38884 gmol

2517 g ( 655 mmol ) 35-Di-p-toluoyl-1-methyl-2-desoxy-D-ribofuranosid wurden in

40 ml Eisessigsaumlure geloumlst und in 60 ml einer gesaumlttigten Loumlsung von HCl in

Eisessigsaumlure ( frisch vorbereitet auf einem Eisbad von 98 ml Acetylchlorid und 24

ml Wasser in 49 ml Eisessigsaumlure ) langsam zugetropft Das Produkt bildete sich als

weiszliger Niederschlag Der Niederschlag wurde schnell abgesaugt und mit eiskaltem

Ether nachgewaschen Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 167g ( 655 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

798 ( d 2H J=90 Hz 8H 14H ) 788 ( d 2H J=90 Hz 8acuteH 14acuteH )

720 ( d 4H J= 78 Hz 9H 9acuteH 15H 15acuteH ) 640 ( d 1H J=47 Hz

1H ) 550 ( m 1H 3H ) 481 ( m 1H 3H ) 469-450 ( m 2H 5H )

301-270 ( m 2H 2H ) 240 ( s 3H CH3 ) 239 ( s 3H CH3 )

ESI(+) mz 3531 ( M-Cl )-

10 Experimenteller Teil 136

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 4-

fluorindol 82

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

N

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

084 g (62 mmol) 4-Fluorindol wurden in 80 ml abs Acetonitril geloumlst mit 232 mg

(97 mmol) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 289 g (744 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war

Ionenaustauscher wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 286 ( 944 )

DC Rf=029 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

795 ( m 4H HAr ) 745 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 732 -706 ( m 6H HAr

) 682 ( m 1H 5H ) 666 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 645 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=56 Hz J1acuteH 2`Hα=67 Hz 1acuteH ) 572 ( m 1H 3acuteH ) 476 ( m

2H 5acuteH ) 462 ( m 1H 4acuteH ) 289 ( m 1H 2acuteHβ ) 270 ( m 1H 2acuteHα )

247 ( s 3H Ar-CH3 ) 244 ( s 3H Ar-CH3 )

10 Experimenteller Teil 137

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3 )

-12179 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5100 ( M+Na )+

ElAnalyse Berechnet C 7146 H 534 N 287

Gefunden C 7119 H 549 N 303

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol 83

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

N

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

284 g (583 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 4-fluorindol wurden in 200 ml abs Methanol geloumlst und mit 690 ml

(372 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis pH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 108 g ( 74 )

DC Rf=057 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 138

764 ( d 1H J2H3H =34 Hz 2H ) 743 ( d 1H J7H6H=82 Hz 7H ) 712

( m 1H 6H ) 683 ( m 1H 5H ) 657 ( d 1H J2H3H=34 Hz 3H ) 637

( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=62 Hz J1acuteH2acuteHα=76 Hz 1acuteH ) 529 ( d 1H J=41 Hz

3acuteOH ) 489 ( t 1H J= 54 Hz 5acuteOH ) 435 ( m 1H 3acuteH ) 382 ( m

1H 4acuteH ) 353 ( m 2H 5acuteH ) 247 ( m 1H 2acuteHβ ) 241 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

13828 ( d J=448 Hz C4 ) 12592 ( C2 ) 12221 ( C6 ) 11915 ( CAr )

11705 ( CAr ) 106 96 ( C7 ) 10433 ( C5 ) 9913 ( C3 ) 8708 ( C4acute )

8471 ( C1acute ) 7064 ( C3acute ) 6176 ( C5acute ) 4013 ( C2acute )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2500 MHz DMSO-d6 )

-12249 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 2520 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6214 H 562 N 557

Gefunden C 6233 H 580 N 535

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-

fluorindol 84

N

F

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

094 g (375 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol

wurden in 20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt 11 ml (43 mmol) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb

10 Experimenteller Teil 139

von 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde 24 dann Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte

durch FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als

gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 160 g ( 874 )

DC Rf=051 ( CH2Cl2MeOH 991 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

759 ( m 4H HAr ) 752 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 739 ( m 13H HAr )

708 ( m 1H 6H ) 683 ( m 1H 5H ) 650 ( d 1H J= 34 Hz 3H )

641 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=66 Hz J1acuteH2acuteHα=79 Hz 1acuteH ) 540 ( d 1H J=45

Hz 3acuteOH ) 448 ( m 1H 3H ) 393 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( m 2H 5acuteH )

253 ( m 1H 2acuteHβ ) 232 ( m 1H 2acuteHα ) 098 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12247 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 4902 ( M+H )+

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-4-fluorindol 85

N

F

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi 56774 gmol

10 Experimenteller Teil 140

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

157 g (32 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-Ondashtert-buthyldiphenylsilylndashβ-D-erythro-

pentofuranosyl)-4-fluorindol wurden in 75 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf

0degC abgekuumlhlt und mit 5 ml (64 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung wurde

4 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und ein Mal mit

Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 162 g ( 89 )

DC Rf=051 ( n-HexanEtOAc 7525 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

774-712 ( m 13H HAr ) 682 ( m 1H 5H ) 659 ( d 1H J=33 Hz 3H

) 637 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=86 Hz J1acuteH2acuteHα=55 Hz1acuteH) 552 ( m 1H 3acuteH

) 433 ( m 1H 4acuteH ) 388 ( m 2H 5acuteH ) 307 ( s 3H SCH3 ) 272 (

m 2H 2acuteH ) 112 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3 )

-12187 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5683 ( M+H )+

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-4-fluorindol 86

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

N

F

10 Experimenteller Teil 141

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

157 g (28 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-

erythro-pentofuranosyl)-4-fluorindol wurden in 50 ml abs THF geloumlst und mit 104 ml

(104 mmol) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel 1 ChloroformMethanol982

2 ChloroformMethanol955 3 ChloroformMethanol982 Das Produkt wurde als

gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 060 g ( 93 )

DC Rf=047 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

775 ( d 1H J=40 Hz 2H ) 759 ( d 1H J=46 Hz 1acuteH ) 722 ( m 2H

6H 7H ) 691 ( m 1H 5H ) 661 ( d 1H J=40 Hz 3H ) 655 ( m 1H

3acuteH ) 621 ( m 1H 2acuteH ) 493 ( t 1H J=57 Hz 5acuteOH ) 487 ( m 1H

4acuteH ) 367 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-12240 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 2338 ( M+H )+

1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose 49

N

F

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

10 Experimenteller Teil 142

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

102g ( 44 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-4-fluorindol

wurden mit 162g ( 119 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und

in 50 ml eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 549 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 15 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und nochmals 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml

Wasser versetzt und zwei Mal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 079 g ( 68 )

DC Rf=021 ( CH2Cl2 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

766 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 742 ( d 1H J=83 Hz 7H ) 712 ( m 1H

6H ) 684 ( m 1H 5H ) 658 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 588 ( d 1H

J=61 Hz 1acuteH) 534 ( d 1H J=54 Hz 2acuteOH ) 514 ( s 1H 3acuteOH )

502 ( t 1H J=56 Hz 5acuteOH ) 426 ( d 1H J=50 Hz 2acuteH ) 408 ( m

1H 3acuteH ) 393 ( m 1H 4acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2504 MHz DMSO-d6 )

-12253 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2657 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 143

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 4-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 50

N

F

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

035 g (131 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 10 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 027 ml (197 mmol) Triethylamin und 053 g ( 157 mmol )

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 042 g ( 75 )

DC Rf= 055 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

752 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 746-682 ( m 16H HAr ) 655 ( d 1H

J=34 Hz 3H ) 592 ( d 1H J=52 Hz 1acuteH ) 550 ( d 1H J=61 Hz

10 Experimenteller Teil 144

2acuteOH ) 520 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 434 ( m 1H 2acuteH ) 415 ( m

1H 3acuteH ) 406 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 323 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12239 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5704 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 4-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 87

N

F

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

042 g (074 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 4-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin

geloumlst und mit 151 mg ( 089 mmol ) Silbernitrat und 104 ml ( 104 mmol ) einer 1 M

tert-Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

10 Experimenteller Teil 145

semipraumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanEtOAc15)

Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 016 g ( 31 )

DC Rf=054 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

754 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 747-681 ( m 16H HAr ) 659 ( d 1H

J=34 Hz 3H ) 595 ( d 1H J=62 Hz 1acuteH ) 511 ( d 1H J=52 Hz

3acuteOH ) 449 ( m H 2acuteH ) 411 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 374 ( s 6H OCH3

) 330 ( m 2H 5acuteH ) 071 ( s 9H SiC(CH3)3 ) -013 ( s 3H SiCH3 ) -

027 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15810 (d J=414 Hz C4 ) 14434 ( DMTr ) 14217 ( DMTr ) 13614 (

DMTr ) 13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute )7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -506 ( SiCH3 ) 19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12233 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 68434 ( M+H )-

10 Experimenteller Teil 146

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 4-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 88

N

F

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 4-

fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt ( fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- ( 6-fluorinolyl ) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 015g ( 30 )

DC Rf= 051 (n-Hexan Ethylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

757 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 748-683 ( m 16H HAr ) 657 ( d 1H

J=34 Hz 3H ) 590 ( d 1H J=54 Hz 1acuteH ) 539 ( d 1H J=63 Hz

2acuteOH ) 428 ( m H 2acuteH ) 403 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 372 ( s 6H OCH3

) 315 ( m 2H 5acuteH ) 081 ( s 9H SiC(CH3)3 ) -005 ( s 3H SiCH3 ) -

001 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15810 (d J=394 Hz C4 ) 14462 ( DMTr ) 14484 ( DMTr ) 13891 (

DMTr ) 13529 ( DMTr ) 13005 ( CAr ) 12879 ( DMTr ) 12720 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12617 ( DMTr ) 12226 ( DMTr ) 12202 ( CAr )

11801 ( CAr ) 11720 ( CAr ) 11580 ( CAr ) 11390 (CAr ) 9988 (

10 Experimenteller Teil 147

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7328 ( C2acute ) 7185 ( C3acute ) 6304 (

C5acute ) 5507 ( OCH3 ) 2573 (SiC(CH3)3 cedil1734 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -501 ( SiCH3 ) 19F-NMR δ [ ppm] ( 2504 MHz DMSO-d6 )

-12234 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 68468 ( M+H )+

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- (44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 4-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 56

N

F

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 mg (0234 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (4-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 520microl (39 mmol) sym Collidin und 14 microl (018 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 78 microl (035 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

10 Experimenteller Teil 148

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 150 mg ( 73 )

DC Rf=041 032 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

741-653 ( m 36H HAr ) 591 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 462 ( m 2H

3acuteH ) 420 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 351 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 323 ( m 2H 3acuteH ) 262 ( m 4H OCH2 ) 118 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 078 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -022 -024 -046 -

048 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15081 und 14892 ( Verhaumlltnis 1 46 )

ESI(+) mz 90505 ( M+Na )+

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(5-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 5-

fluorindol 89

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

N

F

10 Experimenteller Teil 149

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 g (74 mmol) 5-Fluorindol wurden in 80 ml abs Acetonitril geloumlst mit 266 mg

(111 mmol) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 346 g (89 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde gequencht durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 bis die Reaktionsloumlsung neutral ist Ionenaustauscher

wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 335 ( 93 )

DC Rf=035 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

800 ( d 2H J=80 Hz o-Tol-H ) 791 ( d 2H J=80 Hz oacute-Tol-H )

786 ( m 2H HAr ) 737 ( m 5H HAr ) 692 ( ddd 1H J6H7H=89 Hz

J6H5F=110 Hz J6H4H=21 Hz 6H ) 659 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=61 Hz J1acuteH

2`Hα=68 Hz 1acuteH ) 653 ( d 1H J=31 Hz 2H ) 571 ( m 1H 3acuteH )

461 ( m 1H 4acuteH) 452 ( m 2H 5acuteH) 295 ( m 1H 2acuteHβ ) 270 ( m

1H 2acuteHα ) 246 ( s 3H Ar-CH3 ) 239 ( s 3H Ar-CH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3 )

-12411 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 5098 ( M+Na )+

ElAnalyse Berechnet C 7145 H 538 N 287

Gefunden C 7122 H 550 N 265

10 Experimenteller Teil 150

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol 90

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

N

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

320 g (657 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 5-fluorindol wurden in 250 ml abs Methanol geloumlst und mit 778 ml

(420 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde zwei Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 161 g ( 92 )

DC Rf=056 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

790 ( d 1H J2H3H =32 Hz 2H ) 771 ( m 1H 7H ) 735 ( m 1H 4H

) 703 ( d 1H J6H7H=87 Hz J6H4H=21 Hz J6H5F=102 Hz 6H ) 654 (

d 1H J2H3H=32 Hz 3H ) 640 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=69

Hz 1acuteH ) 532 ( d 1H J=41 Hz 3acuteOH ) 492 ( t 1H J= 52 Hz 5acuteOH

) 440 ( m 1H 3acuteH ) 386 ( m 1H 4acuteH ) 357 ( m 2H 5acuteH ) 257 (

m 1H 2acuteHβ ) 228 ( m 1H 2acuteHα )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 151

-12453 ( m 1F 5F )

ESI(-) mz 2498 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 6214 H 562 N 557

Gefunden C 6232 H 578 N 545

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-

fluorindol 91

F

N

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 g (64 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-5-fluorindol wurden in 25

ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 19 ml (73 mmol) tert-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde 24 Stunden bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert und am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

Ausbeute 268 g ( 860 )

DC Rf=023 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

862 ( d 1H J=31 Hz 2H ) 750 ( m 12H HAr ) 695 ( ddd 1H

J6H7H=86 Hz J6H4H=21 Hz J6H5F=101 Hz 6H ) 645 ( m 2H 2H 1acuteH

10 Experimenteller Teil 152

) 544 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 453 ( m 1H 3acuteH ) 405 ( m 1H 4acuteH

) 385 ( m 2H 5acuteH ) 260 ( m 1H 2acuteHβ ) 238 ( m 1H 2acuteHα ) 104 ( s

9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-12476 ( m 1F 5F )

ESI(-) mz 4891 ( M-H )-

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-5-fluorindol 92

N

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi 56774 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

280 g ( 57 mmol ) 1-(2acute-desoxy-5acute-Ondashtert-buthyldiphenylsilylndashβ-D- erythro-

pentofuranosyl)-5-fluorindol wurden in 150 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 89 ml (114 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde vier Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und

einmal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

10 Experimenteller Teil 153

Ausbeute 289 g ( 89 )

DC Rf=020 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz CDCl3 )

755 ( m 4H HAr ) 738-715 ( m 9H HAr ) 684 ( m 1H 6H ) 637 ( d

1H J=30 Hz 3H ) 624 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=72 Hz J1acuteH2acuteHα=62 Hz 1acuteH)

543 ( m 1H 3`H ) 423 ( m 1H 4acuteH ) 371 ( m 2H 5acuteH ) 298 ( s

3H SCH3 ) 261 ( m 2H 2acuteH ) 105 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz CDCl3 )

-12440 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 5679 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6347 H 604 N 247

Gefunden C 6336 H 620 N 239

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-5-fluorindol 93

F

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

190 g (33 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-5-fluorindol wurden in 60 ml abs THF geloumlst und mit 122 (122

mmol) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde zwei Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt

Anschlieszligend wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 3 Chloroform

Methanol982 Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 154

Ausbeute 073 g ( 93 )

DC Rf=046 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

770 ( m 1H 6H ) 742 ( d 1H J=36 Hz 1acuteH ) 733 ( m 1H 2H )

703 ( m 2H 7H 3acuteH ) 652 ( m 2H 4H 2acuteH ) 615 ( d 1H J=31 Hz

3H ) 486 ( t 1H J=54 Hz 5acuteOH ) 480 ( m 1H 4acuteH ) 355 ( m 2H

5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-12444 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 2337 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6694 H 519 N 601

Gefunden C 6680 H 549 N 583

1acute-Desoxy-1acute-( 5-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 94

F

N

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

042 g (18 mmol) 1-(2`3`-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-5-fluorindol

wurde mit 067 g ( 49 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

30 ml eines Gemisches aus AcetonWasser 81 geloumlst Die Loumlsung wurde mit 226 ml

einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die Reaktionsmischung wurde

19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 10 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung gequencht und noch 15

Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 70 ml Wasser versetzt und zweimal

mit 150 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer eingeengt Die Aufreinigung erfolgte

10 Experimenteller Teil 155

durch FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als

farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 025 g ( 52 )

DC Rf=021 ( n-HexanEtOAc 12 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

770 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 740 ( d 1H J=81 Hz 7H ) 712 ( m 1H

6H ) 684 ( m 1H 4H ) 652 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 578 ( d 1H

J=62 Hz 1acuteH) 530 ( d 1H J=54 Hz 2acuteOH ) 518 ( s 1H 3acuteOH )

504 ( t 1H J=56 Hz 5acuteOH ) 436 ( d 1H J=50 Hz 2acuteH ) 409 ( m

1H 3acuteH ) 391 ( m 1H 4acuteH ) 362 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2504 MHz DMSO-d6 )

-12454 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2657 ( M-H )-

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-( 5-fluorindolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 95

F

N

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

035 g (131 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(5-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurde in 10 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 027 ml (197 mmol) Triethylamin und 053 g (157 mmol)

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

10 Experimenteller Teil 156

durch Zugabe von 3 ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 054 g ( 72 )

DC Rf= 045 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

761 ( m 1H HAr ) 759 ( d 1H J=30 Hz 2H ) 740-722 ( m 11H HAr

) 683 ( m 4H HAr ) 649 ( d 1H J=30 Hz 3H ) 591 ( d 1H J=60

Hz 1acuteH ) 549 ( d 1H J=62 Hz 3acuteOH ) 518 ( d 1H J=64Hz 2acuteOH )

435 ( m 1H 2acuteH ) 428 ( m 1H 3acuteH ) 407 ( m 1H 4acuteH ) 373 ( s

6H OCH3 ) 322 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-12455 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 5702 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 5-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 96

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

05 g (09 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(5-fluorindolyl)

-szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und

10 Experimenteller Teil 157

mit 187 mg (11 mmol) Silbernitrat und 13 ml (13 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das

Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc1018)

Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 019 g ( 32 )

DC Rf=041 ( n-Hexan Ethylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

773 ( m 2H HAr ) 755-739( m 11H HAr ) 691 ( m 4H HAr ) 689 (

d 1H J=31 Hz 3H ) 604 ( d 1H J=62 Hz 1acuteH ) 513 ( d 1H J=57

Hz 3acuteOH ) 460 ( m H 2acuteH ) 427 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 378 ( s 6H

OCH3 ) 342 ( m 2H 5acuteH ) 128 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 103 ( s 3H

SiCH3 ) 099 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-12437 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 6840 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 158

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 5-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 97

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

F

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (6-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (5-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 018g ( 30 )

DC Rf= 039 (n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750( m 2H HAr ) 737-717 ( m 11H HAr ) 680 ( m 4H HAr ) 645 (

d 1H J=31 Hz 3H ) 585 ( d 1H J=61 Hz 1acuteH ) 523 ( d 1H J=56

Hz 2acuteOH ) 429 ( m H 2acuteH ) 423 ( m 1H 3acuteH ) 396 ( m 1H 4acuteH )

368 ( s 6H OCH3 ) 327 ( m 2H 5acuteH ) 077 ( s 9H SiC(CH3)3 ) -

018 ( s 3H SiCH3 ) -033 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-12432 ( m 1F 5F )

ESI(+) mz 6842 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 159

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 5-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 57

N

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 mg (0234 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O- tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (5-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 520microl (39 mmol) sym Collidin und 14 microl (018 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 78 microl (035 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde dreimal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 147 mg ( 71 )

DC Rf=038042( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 160

766-737 ( m 28H HAr ) 700 ( m 8H HAr ) 611 ( d J=76 Hz 2H

1acuteH ) 444 ( m 2H 3acuteH ) 407 ( m 2H 2acuteH ) 395 391 ( s 12H

OCH3 ) 348 ( m 6H 5acuteH CH2CN ) 285 ( m 2H 4acuteH ) 270 ( m 4H

OCH2 ) 136 ( m 12H CH(CH3)2 ) 090 085 ( m 18H SiC(CH3)3 )

024 -001 -023 -026 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz CDCl3 )

15141 und 14863 ( Verhaumlltnis 1 37 )

MALDI mz 9083 ( M+Na )+

Methyl-2-azido-1-p-fluorobenzoyl-propenoat 98

OCH3

N3

O

F

C10H8FN3O2 22119 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Die Loumlsung aus 286 ml (154 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol und 60

ml abs Methanol wurde auf ndash20degC abgekuumlhlt Eine Loumlsung aus 408 g ( 33 mmol ) 4-

Fluorbenzaldehyd und 155 g ( 135 mmol ) Methylazidoacetat in 34 ml abs Methanol

wurde uumlber 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsmischung wurde zwei Stunden bei

ndash20degC und uumlber Nacht bei +4degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde die heterogene

Mischung auf Eis (ca 200ml) gegossen bis sie eine Temperatur von 5-10degC

erreichte Der weiszlige Feststoff wurde abgesaugt und der Filterkuchen mit Wasser

gewaschen Das Produkt musste aufgrund seiner Instabilitaumlt sofort weiter umgesetzt

werden

DC Rf=081 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

795 ( m 2H 2H 6H ) 726 ( m 2H 3H 2H ) 695 ( s 1H 7H ) 386 (

s 3H OCH3)

13C NMR 16423 ( C=O ) 16027 ( C8 ) 13282 ( C2 ) 13268 ( C6 ) 12940 ( C1

) 124 80 ( C4 ) 12335 ( C7 ) 11570 ( C3 ) 11536 ( C5 ) 5301 (

OCH3 )

10 Experimenteller Teil 161

19F-NMR δ [ppm] (2354 MHz DMSO-d6 )

-11071 ( s 1F p-F )

ESI(+) mz 2421 ( M+Na )+

Methyl-6-fluorindol-carboxylat 25

NH

COOMe

F

C10H8FNO2 19317 gmol

Das Rohprodukt Methyl-2-azido-1-p-fluorobenzoyl-propenoat wurde in 200ml Xylen

geloumlst und zwei Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet Der Ansatz wurde nun tropfenweise zu 200 ml

refluxierendem Xylen gegeben Die Reaktionsmischung wurde ca vier Stunden

gekocht bis sich das N2 nicht mehr entwickelte Anschlieszligend wurde es am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 467g ( 735 ) uumlber zwei Schritte

DC Rf=068 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1199 ( s 1H NH ) 769 ( dd 1H J=552 Hz J=882 7H ) 716 ( m

2H 3H 4H ) 696 ( m 1H 5H) 387 (s 3H OCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 629 MHz DMSO-d6 )

16318 ( C=O ) 16211 ( C2 ) 15938 ( C6 ) 13803 ( C8 ) 12855 ( C9

) 124 36 ( C7 ) 11043 ( C5 ) 10875 ( C3 ) 9860 ( C4 ) 5247 (

OCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11722 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 1916 ( M+H )-

ElAnalyse Berechnet C 6217 H 414 N 752

Gefunden C 6206 H 406 N 746

10 Experimenteller Teil 162

6-Fluorindol-2-carbonsaumlure 99

NH

COOH

F

C9H6FNO2 17915 gmol

462 g ( 242 mmol ) Methyl-6-fluoroindol-2-carboxylat wurden in 350 ml 2 N NaOH-

Loumlsung geloumlst Die Reaktionsmischung wurde zwei Stunden unter Ruumlckfluss gekocht

Die Reaktionsloumlsung wurde auf 0degC abgekuumlhlt und neutralisiert mit einer

aumlquivalenten Menge konzentrierter Salzsaumlure Die Loumlsung durfte sich dabei nicht

erwaumlrmen Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten der abgesaugt und mit

Eiswasser gewaschen wurde

Ausbeute 429g ( 99 )

DC Rf=033 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1297 ( bs 1H COOH) 1180 ( s 1H NH ) 766 (dd 1H J4H5H=88

Hz J4H6F=55 Hz 4H) 712 ( m 2H 3H 7H ) 651 (ddd 1H

J4H5H=88 Hz J5H6F=97Hz J7H5H=25 Hz 5H )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11786 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 1798 ( M+H )-

10 Experimenteller Teil 163

6-Fluorindol 28

NH

F

C8H6FN 13514 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

345 g (193 mmol) 6-Fluorindol-2-carbonsaumlure wurden in 250 ml N-Methylpyrolidon

geloumlst und mit 49 g (772 mmol) Kupferpulver versetzt Die Reaktionsmischung

wurde uumlber 12 Stunden bei 240degC refluxiert Ein Argonstrom wurde langsam und

kontinuierlich durchgeleitet Anschlieszligend wurde die Reaktionsmischung abgekuumlhlt

und uumlber Celite filtriert Der Filterkuchen wurde mit Ether gewaschen Das Filtrat

wurde mit 500 ml Wasser versetzt und die Loumlsung vier Mal mit Ether extrahiert Die

organischen Extrakte wurden einmal mit Wasser und einmal mit Brine gewaschen

Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und zur

Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 210 ( 81 )

DC Rf=038 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

812 ( bs 1H NH) 759 ( d 1H J2H3H=33 Hz 2H ) 718 ( dd 1H

J4H5H=87 Hz J4H6F=56 Hz 4H ) 707 ( dd 1H J7H5H=22 Hz

J7H6F=102 Hz 7H) 690 ( ddd 1H J4H5H=87 Hz J5H7H=22 Hz

J5H6F=101 Hz 5H ) 654 ( d 1H J2H3H=33 Hz 3H )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz CDCl3)

-12183 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 1218 ( M+H )-

ElAnalyse Berechnet C 7111 H 444 N 1037

Gefunden C 7120 H 442 N 1050

10 Experimenteller Teil 164

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-

fluorindol 100

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

N F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

155g (115 mmol) 6-Fluorindol wurden in 150 ml abs Acetonitril geloumlst mit 415 mg

(173 mmol) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 536 g (138 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und nochmals 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde gequencht durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 bis die Reaktionsloumlsung neutral ist Ionenaustauscher

wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 520 ( 93 )

DC Rf=030 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

805 ( d 2H J=82 Hz o-Tol-H ) 796 ( d 2H J=82 Hz oacute-Tol-H )

759 ( d 1H J2H3H=33 Hz 2H ) 737 ( dd 1H J7H6F=102 Hz

J7H5H=21 Hz 7H) 730 ( d 2H J=80 Hz m-Tol-H ) 726 ( d 2H

J=80 Hz macute-Tol-H ) 693 ( ddd 1H J4H5H=88 Hz J5H7H=205 Hz

J5H6F=1005 Hz 5H ) 659 ( d 1H J2H3H=33 Hz 3H ) 641 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=60 Hz J1acuteH 2`Hα=72 Hz 1acuteH ) 574 ( m 1H 3acuteH ) 467 ( m

10 Experimenteller Teil 165

2H 5acuteH ) 461 ( m 1H 4acuteH ) 288 ( m 1H 2acuteHβ ) 269 ( m 1H 2acuteHα )

249 ( s 3H Ar-CH3 ) 245 ( s 3H Ar-CH3 )

ESI(+) mz 4888 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 7146 H 534 N 287

Gefunden C 7142 H 553 N 308

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol 101

N F

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

260g (534 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O- (4-methylbenzoyl)-szlig -D- erythro-

pentofuranosyl]- 6-fluorindol wurden in 200 ml abs Methanol geloumlst und mit 631 ml

(341 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde zwei Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 127 g ( 95 )

DC Rf=057 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 166

759 ( d 1H J2H3H =33 Hz 2H ) 752 ( dd 1H J4H5H=87 Hz J4H6F=

56 Hz 4H ) 747 ( dd 1H J7H5H=101 Hz 7H ) 690 ( ddd 1H

J4H5H=87 Hz J5H7H= 22 Hz J5H6F= 101 Hz 5H ) 651 ( d 1H

J2H3H=33 Hz 3H ) 633 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=64 Hz J1acuteH2acuteHα=72Hz1acuteH )

526 ( d 1H J=42Hz 3`OH ) 489 ( t 1H J= 53 Hz 5acuteOH ) 435 ( m

1H 3acuteH ) 381 ( m 1H 4acuteH ) 353 ( m 2H 5acuteH ) 247 ( m 1H 2acuteHβ )

221 ( m 1H 2acuteHα )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12084 ( m 1F 6F )

ESI(-) mz 2499 ( M-H )-

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-

fluorindol 102

N F

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

140g (56 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-fluorindol wurden in 15

ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 165 ml (64 mmol) tert-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde 24 Stunden bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert und am

Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

10 Experimenteller Teil 167

Ausbeute 430 g ( 85 )

DC Rf=020 ( n-HexanEtOAc41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

765-715 ( m 14H Ar-H) 682 ( ddd 1H J4H5H=87 Hz J5H7H=22 Hz

J5H6F=101 Hz 5H ) 643 ( d 1H J= 32 Hz 3H ) 620 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=73 Hz 1acuteH ) 525 ( d 1H J=41 Hz 3acuteOH )

465 ( m 1H 3acuteH ) 397 ( m 1H 4acuteH ) 378 ( m 2H 5acuteH ) 257 ( m

1H 2acuteHβ ) 231 ( m 1H 2acuteHα ) 102 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 4902 ( M+H )+

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-6-fluorindol 103

N F

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi56774 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

250g (51 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldiphenylsilyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-6-fluorindol wurden in 100 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf

0degC abgekuumlhlt und mit 8 ml (102 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung wurde

vier Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und einmal mit

Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4 getrocknet

und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

10 Experimenteller Teil 168

Ausbeute 287g ( 99 )

DC Rf=030 ( n-HexanEtOAc 41)

1H-NMR δ [ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

769-720 ( m 14H Ar-H ) 693 ( ddd 1H J4H5H=88 Hz J7H5H=23

Hz J5H6F= 94 Hz 5H ) 632 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=55 Hz J1acuteH2acuteHα=35

Hz1acuteH) 553 ( m 1H 3acuteH ) 434 ( m 1H 4acuteH ) 393 ( dd 1H

J5acuteHα5acuteHβ=114 Hz J4acuteH5acuteHα=32 Hz 5acuteHα ) 384 ( dd 1H J4acuteH5acuteHβ=42

Hz J5acuteHα5acuteHβ=114 Hz5acuteHβ ) 310 ( s 3H SCH3 ) 276 ( m 1H 2acuteHβ )

247 m 1H 2acuteHα ) 114 ( s 9H t-Bu )

13C NMR δ [ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

16118 ( CAr ) 15881 ( C4 ) 13642 ( CAr ) 13558 ( d J=106Hz C6 )

13248 ( CAr ) 12997 ( C8 ) 12792 ( CAr ) 12544 ( C3 ) 12438 ( CAr

) 12169 ( C9 ) 10925 ( C7 ) 9675 ( C2 ) 9645 ( C5 ) 8487 ( C1acute )

8390 ( C3acute ) 8027 ( C4acute ) 7668 ( C5acute ) 6338 ( C2acute ) 3844 ( SCH3 )

2692 ( SiC( CH3)3 ) 1924 ( SiC(CH3)3 )

ESI(+) mz 5685 ( M+H )+

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-6-fluorindol 104

N F

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

270g (48 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-6-fluorindol wurden in 70 ml abs THF geloumlst und mit 176 ( 176

mmol ) einer 1 M Tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde bei 50 C zwei Stunden lang unter Argon geruumlhrt

Anschlieszligend wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel 1

10 Experimenteller Teil 169

ChloroformMethanol982 2ChloroformMethanol9553 ChloroformMethanol982

Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 107g ( 97 )

DC Rf=051 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

755 ( m 2H 2H7H ) 737 ( d 1H J=34 Hz 1acuteH) 703 ( m 1H 4H)

691 ( ddd 1H J4H5H=86 Hz J5H7H=22 Hz J5H6F=99 Hz 5H ) 649 (

m 2H 3H3acuteH ) 613 ( m 1H 2acuteH ) 486 ( t 1H J=56 Hz 5`OH )

478 ( m 1H 4acuteH ) 352 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2501 MHz DMSO-d6 )

-12088 ( m 1F 6F )

ESI(+) mz 2339 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6694 H 519 N 601

Gefunden C 6685 H 534 N 612

1acute-Desoxy-1acute-( 6-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 105

N F

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

102g (44 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-6-fluorindol

wurde mit 162g (119 mmol) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

50 ml eines Gemisches aus Wasser und Aceton im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 549 ml einer 25ndashigen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 15 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und noch 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml

10 Experimenteller Teil 170

Wasser versetzt und dreimal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 079 g ( 68 )

DC Rf=021 ( CH2Cl2 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

758 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 753 ( dd 1H J4H5H=86 HZ J4H6F=56 Hz

4H ) 746 ( dd 1H J7H5H=21 Hz J7H6F=107Hz 7H ) 691 ( ddd 1H

J4H5H=86 Hz J5H7H=21 Hz J5H6F=97 Hz 5H ) 651 ( d 1H J=34 Hz

3H ) 581 ( d1H J=61 Hz 1acuteH ) 530 ( d 1H J=67 Hz 3acuteOH ) 512 (

d 1H J=50 Hz 2acuteOH ) 503 ( t 1H J=53 Hz 5acuteOH ) 419 ( m 1H

2acuteH ) 408 ( m 1H 3acuteH ) 390 ( m 1H 4acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH)

13C NMR δ [ ppm] ( 629 MHz DMSO-d6 )

16001 ( C2 ) 13570 ( C4 ) 126 58 ( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6

) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 ( C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute )

7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6142 ( C5acute )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2501 MHz DMSO-d6 )

-12095 ( s 1F 6F )

ESI(-) mz 2659 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 5842 H 528 N 524

Gefunden C 5833 H 530 N 517

Extinktionskoefizient ε260=6300 cm2mol-1

10 Experimenteller Teil 171

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 6-fluorindolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 106

N F

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

050 g (189 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(6-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurde in 15 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 035 ml (282 mmol) Triethylamin und 068 g (203 mmol)

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 062 g ( 58 )

DC Rf= 061 ( CH2Cl2MeOH 991 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

759-721 ( m 12H HAr ) 693 ( ddd 1H J4H5H=84 Hz J5H7H=20 Hz

J5H6F=93 Hz 5H ) 684 ( m 4H HAr ) 651( d 1H J=32 Hz 3H ) 590

( d 1H J=52 Hz 1acuteH ) 549 ( d 1H J=61 Hz 3acuteOH ) 518 ( d 1H

J=43 Hz 2acuteOH ) 431 ( m 1H 2acuteH ) 415 ( m 1H 3acuteH ) 406 ( m

1H 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 322 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-12239 ( m 1F 6F )

ESI(+) mz 5704 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 172

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 6-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 107

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

N F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

050 g (088 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(6-fluorinolyl)

-szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und

mit 180 mg (104 mmol) Silbernitrat und 124 ml (124 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das

Rohrprodukt wurde zweimal mit Toluol coevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc1018)

Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 018 g ( 30 )

DC Rf=054 ( n-HexanEtOAc41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750-686 ( m 17H HAr ) 654 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 592 ( d 1H

J=62 Hz 1acuteH ) 506 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 443 ( m H 2acuteH ) 411

( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 373 ( s 6H OCH3 ) 327 ( m 2H 5acuteH ) 072 ( s

9H SiC(CH3)3 ) -012 ( s 3H SiCH3 ) -026 ( s 3H SiCH3 )

10 Experimenteller Teil 173

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15835 (d J=394 Hz C6 ) 14534 ( DMTr ) 14514 ( DMTr ) 13614 (

DMTr ) 13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -506 ( SiCH3 )

ESI(-) mz 68434 ( M+H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 6-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 108

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

N F

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (6-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

10 Experimenteller Teil 174

Ausbeute 017g ( 28 )

DC Rf=049 ( n-HexanEtOAc41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

752-722 ( m 16H HAr ) 684 ( ddd 1H J4H5H=84 Hz J5H7H=21 Hz

J5H6F=93 Hz 5H ) 653 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 588 ( d 1H J=51 Hz

1acuteH ) 536 ( d 1H J=65 Hz 2acuteOH ) 431 ( m 2H 2acuteH 3acuteH ) 403 (

m 1H 4acuteH ) 374 ( s 6H OCH3 ) 313 ( m 2H 5acuteH) 079 ( s 9H

SiC(CH3)3 ) 005 ( s 3H SiCH3 ) -012 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15605 (d J=394 Hz C6 ) 14539 ( DMTr ) 14524 ( DMTr ) 13600 (

DMTr ) 13570 ( DMTr ) 13030 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7632 ( C4acute ) 7325 ( C2acute ) 7170 ( C3acute )126 70

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10920 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -420 (

SiCH3 ) -486 ( SiCH3 ) 19F-NMR δ [ ppm] ( 2501 MHz DMSO-d6 )

-12079 ( s 1F 6F )

ESI(-) mz 68470 ( M+H )-

10 Experimenteller Teil 175

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 6-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 58

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

N F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

160 mg (018 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 250 microl (18 mmol) sym Collidin und 8 microl (01 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 65 microl (029 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit wurden

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 147 mg ( 71 )

DC Rf=036 031( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 176

754-671 ( m 36H HAr ) 578 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 454 ( m 2H

3acuteH ) 415 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 349 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 319 ( m 2H 3acuteH ) 272 ( m 4H OCH2 ) 120 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 073 072 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -005 -008 -015 -

032 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15063 und 14874 ( Verhaumlltnis 1 36 )

ESI(-) mz 8847 ( M+H )+

Methyl-46-difluorindol-carboxylat 26

NH

COOMe

F

F

C10H7F2NO2 21116 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Die Loumlsung aus 121 ml (653 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol und 30

ml abs Methanol wurde auf ndash20degC abgekuumlhlt Eine Loumlsung aus 200 g (141 mmol)

24-Difluorbenzaldehyd und 75 g (653 mmol) Methylazidoacetat in 17 ml abs

Methanol wurde uumlber 30 Minuten zugetropft Die Reaktionsmischung wurde zwei

Stunden bei ndash20degC und uumlber Nacht bei +4degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

heterogene Mischung auf Eis (ca 300 ml) gegossen bis eine Temperatur von 5-10degC

erreicht wurde Der weiszlige Feststoff wurde abgesaugt und Filterkuchen mit Wasser

nachgespuumllt Das Produkt ist instabil und musste gleich verwendet werden Das

Rohprodukt Methyl-2-azido-o-p-difluorobenzoyl-propenoat wurde in 50 ml Xylen

geloumlst und zwei Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet Der Ansatz wurde nun tropfenweise zu 200 ml

refluxierendem Xylen gegeben Die Reaktionsmischung wurde ca 4 Stunden

gekocht bis kein N2 mehr entwickelte Anschlieszligend wurde am Rotationsverdampfer

10 Experimenteller Teil 177

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 217 g ( 73 ) uumlber zwei Schritte

DC Rf=049 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

1236 ( s 1H NH ) 716 ( m 1H 7H ) 704 ( m 1H 3H ) 692 ( ddd

1H J7H5H= 20 Hz J4F5H=83 Hz J6F5H=83 Hz 5H) 389 (s 3H OCH3

)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11665 ( m 1F 6F ) -11420 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2096 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 5688 H 334 N 663

Gefunden C 5704 H 341 N 648

46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

NH

COOH

F

F

C9H5F2NO2 19714 gmol

65 g ( 308 mmol ) Methyl-46-difluoroindol-2-carboxylat wurden in 450 ml 2 N

NaOH-Loumlsung geloumlst Die Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Ruumlckflss

gekocht Die Reaktionsloumlsung wurde auf 0degC abgekuumlhlt und neutralisiert mit einer

aumlquivalenten Menge konzentrierter Salzsaumlure Die Loumlsung darf sich dabei nicht

erwaumlrmen Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten der abgesaugt und mit

Eiswasser gewaschen wurde

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

825 ( bs 1H NH ) 710 ( s 1H 3H ) 702 (dd 1H J7H6F=94Hz

J5H7H=13 Hz 7H ) 691 ( ddd 1H J5H4F= 104 Hz J5H6F=104 Hz

J5H7H=20 Hz 5H) 342 ( bs 1H COOH )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 178

-11691 ( m 1F 6F ) -11482 ( m 1F 4F )

MALDI mz 19792 ( M+H )+

46-Difluorindol 29

NH

F

F

C8H5F2N15313 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

500 g (254 mmol) der 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure wurde in 300 ml N-

Methylpyrrolidon geloumlst und mit 646 g (1016) mmol Kupferpulver versetzt Die

Reaktionsmischung wurde uumlber 12 Stunden bei 240degC gekocht Ein Argonstrom

wurde langsam und kontinuierlich durchgeleitet Anschlieszligend wurde die

Reaktionsmischung abgekuumlhlt und uumlber Celite filtriert Der Filterkuchen wurde mit

Ether gewaschen Das Filtrat wurde mit 500 ml Wasser versetzt und die Loumlsung vier

Mal mit Ether extrahiert Die organischen Extrakte wurden ein Mal mit Wasser und

ein Mal mit Brine gewaschen Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel Methylenchlorid Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff

erhalten

Ausbeute 194 g ( 50 )

DC Rf= 043 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

735 ( d 1H J=26 Hz 2H ) 704 ( dd 1H J5H7H=21 Hz J7H6F=96 Hz

7H ) 677 ( ddd 1H J7H5H= 21 Hz J4F5H=104 Hz J6F5H=104 Hz 5H)

645 ( d 1H J=20 Hz 3H ) 346 ( bs 1H NH )

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

15960 ( C4 ) 15722 ( C6 ) 13785 ( C5 ) 12667 ( C8 ) 12298 ( C3 )

11678 ( C9 ) 10991 ( C7 ) 9732 ( C2 )

ESI(-) mz 15224 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 179

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 46-

difluorindol 37

OTolO

OTol

C29H25F2NO5 50551 gmol

N F

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 g ( 653 mmol ) 46-Difluorindol wurden in 100 ml abs Acetonitril geloumlst mit 235

mg ( 980 mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 305 g (784 mmol) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war

Ionenaustauscher wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 327 g ( 99 )

DC Rf=033 (n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

800 ( d 2H J=82 Hz o-Tol-H ) 786 ( d 2H J=82 Hz oacute-Tol-H )

763 ( d 1H J= 35 Hz 2H ) 753 ( dd 1H J7H6F=96 Hz J7H5H=17 Hz

7H) 750 ( d 2H J= 16 Hz m-Tol-H) 737 ( d 2H J= 82 Hz macute-Tol-

H) ( ddd 1H J7H5H= 17 Hz J4F5H=94 Hz J6F5H=94 Hz 5H) 659 ( m

2H 1acuteH 3H ) 612 ( m 1H 4acuteH ) 455 ( m 2H 3acuteH 5acuteH ) 294 ( m

1H 2acuteHβ ) 270 ( m 1H 2acuteHα ) 241 ( s 3H Ar-CH3) 237 ( s 3H Ar-

CH3)

10 Experimenteller Teil 180

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 MHz DMSO-d6 )

-11900 ( m 1F 6F ) -11801 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5279 ( M+Na )+

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol 38

N F

F

OHO

OH

C13H13F2NO3 26924 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

320g (63 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 46-difluorindol wurden in 220 ml abs Methanol geloumlst und mit 75

ml (405 mmol) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7)

gequencht Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 167g ( 98 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

764 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 743 ( dd 1H J5H7H=16 Hz J7H6F=102

Hz 7H ) 688 ( ddd 1H J7H5H= 20 Hz J4F5H=103 Hz J6F5H=103 Hz

5H) 656 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 633 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ= 61Hz

J1acuteH2acuteHα=72 Hz 1acuteH ) 528 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 493 ( 1H J=54

Hz 5acuteOH ) 436 ( m 1H 3acuteH ) 383 ( m 1H 4acuteH ) 354 ( m 2H 5acuteH)

247 ( m 1H 2acuteHβ ) 229 ( m 1H 2acuteHα )

10 Experimenteller Teil 181

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1589 ( d J=496 Hz C4 ) 1538 ( d J=612HzC6 ) 1375 ( C8 )

1270 ( C3 ) 1144 ( C9 ) 982 ( C2 ) 954 ( C5 ) 943 ( C7 ) 876 (

C1acute ) 855 ( C3acute ) 710 ( C4acute ) 621 ( C5acute ) 301 ( C2acute )

ESI(-) mz 2679 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 5800 H 487 N 520

Gefunden C 5828 H 503 N 508

1-(2acute-desoxy-5`-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-

difluorindol 39

N F

F

OTBDPSO

OH

C29H31F2NO3Si 50764 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

15g (56 mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-difluorindol wurden in

20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 16 ml ( 62 mmol ) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurden innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch

FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes

Oumll erhalten

Ausbeute 249 ( 88 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 182

756-729 ( m 12H HAr ) 686 ( ddd 1H J7H5H= 19 Hz J4F5H=103

Hz J6F5H=102 Hz 5H) 647 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 634 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ= 64 Hz J1acuteH2acuteHα=65 Hz 1acuteH ) 535 ( d 1H J=46 Hz 3acuteOH )

443 ( m 1H 3acuteH ) 389 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( m 2H 5acuteH) 249 ( m

1H 2acuteHβ ) 230 ( m 1H 2acuteHα ) 205 ( s 9H t-Bu)

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1557 ( d J=506Hz C4 ) 1548 ( d J=622Hz C6 ) 1415 ( C8 )

1375 ( CAr ) 1358 ( CAr ) 1356 ( CAr ) 1352 ( CAr ) 1330 ( CAr )

1322 ( CAr ) 1298 ( CAr ) 1285 ( CAr ) 1282 ( CAr ) 1281 ( CAr )

1279 ( CAr ) 1275 ( CAr ) 1269 ( C2 ) 1112 ( C9 ) 1031 ( C3 ) 957

( C5 ) 936 ( C7 ) 835 ( C1acute ) 833 ( C4acute ) 653 ( C3acute ) 642 ( C5acute )

360 ( C2acute ) 2573 ( SiC(CH3)3 ) 205 ( SiC(CH3)3 ) 195 (SiC(CH3)3 )

145 (SiC(CH3)3 )

ESI(-) mz 5058 ( M-H )-

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-46-difluorindol 40

N F

F

OTBDPSO

OMs

C30H33F2NO5SSi 58573 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

2 g (394 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl- β- D- erythro-

pentofuranosyl)- 46- difluorindol wurden in 75 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 62 ml (788 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 15 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockene eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und ein

10 Experimenteller Teil 183

Mal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 228 g ( 99 )

DC Rf=016 ( n-HexanEtOAc8515 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

760-733 ( m 12H HAr ) 692 ( m 1H 5H) 654 ( d 1H J=34Hz 3H

) 645 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ= 63Hz J1acuteH2acuteHα=64Hz 1acuteH ) 544 ( m 1H 3acuteH

) 426 ( m 1H 4acuteH ) 381 ( m 2H 5acuteH) 330 (s 9H SCH3 ) 285 ( m

1H 2acuteHβ ) 273 ( m 1H 2acuteHα ) 099 ( s 9H t-Bu)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2353 MHz DMSO-d6 )

-11902 ( m 1F 6F) -11784 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 5861 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6152 H 568 N 239

Gefunden C 6135 H 547 N 243

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-46-difluorindol 41

N F

F

OHO

C13H11F2NO2 25123 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

15 g ( 26 mmol ) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-46-difluorindol wurden in 50 ml abs THF geloumlst und mit 95 (95

mmol) einer 1 M Tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte drei Mal durch FC mit dem Elutionsmittel

10 Experimenteller Teil 184

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 3

ChloroformMethanol982 Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 042 g ( 985 )

DC Rf=052 ( CH3ClMeOH95 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

751 ( dd 1H J=18 Hz 7H ) 743 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 703 ( d

1H J= 13 Hz 1acuteH ) 689 ( ddd 1H J7H5H= 18 Hz J4F5H=103 Hz

J6F5H=102 Hz 5H) 656 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 648 ( m 1H 2acuteH )

613 m 1H 2acuteH ) 613 ( m 1H 3acuteH ) 487 ( t 1H J=54 Hz 5acuteOH )

481 ( m 1H 4acuteH ) 351 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2354 DMSO-d6 )

-119 17 (m 1F 6F ) -11837 ( m 1F 4F )

ESI(+) mz 2519 ( M+H )+

1acute-Desoxy-1acute-( 46-difluorindolyl )-β-D-ribofuranose 42

N F

F

OHO

HO OH

C13H13F2NO4 28524 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

1 g (40 mmol) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-46-difluorindol

wurde mit 147 g ( 108 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

50 ml eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 50 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 15 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und noch 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml

10 Experimenteller Teil 185

Wasser versetzt und drei Mal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 077 g ( 68 )

DC Rf=016 ( n-HexanEtOAc12 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

765 (d1H J=34Hz 2H ) 741 ( dd 1H J5H7H=17Hz J7H6F=101Hz

7H ) 688 ( ddd 1H J7H5H= 20Hz J4F5H=103Hz J6F5H=103Hz 5H)

658 ( d 1H J= 66Hz 3H ) 582 ( d 1H J=62Hz 1acuteH ) 534 ( d 1H

J=67Hz 2acuteOH ) 514 ( d 1H J=49Hz 3acuteOH ) 506 ( t 1H J=53Hz

5acuteOH ) 423 ( m 1H 2acuteH ) 407 ( m 1H 3acuteH ) 394 ( m 1H 4acuteH ) 362

( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2352 MHz DMSO-d6 )

-11817 ( m 1F 6F) -11913 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 2838 ( M+H )+

Extinktionskoefizient ε260=6530

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 46-difluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 51

ODMTrO

HO OH

C34H31F2NO658761gmol

N F

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

054 g (189 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(46-difluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 15

ml abs Pyridin geloumlst und mit 035 ml ( 282 mmol ) Triethylamin und 068 g ( 203

mmol ) 44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde

10 Experimenteller Teil 186

24 Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

Reaktion durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger

NaHCO3-Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die

vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit

Toluol coevaporiert Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 079 g ( 71 )

DC Rf=056 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 734-679 ( m 15H HAr ) 654 ( d 1H J=

25 Hz 3H ) 586 ( d 1H J=50 Hz 1acuteH) 549 ( d 1H J=61 Hz 2acuteOH

) 516 ( d 1H J= 57 Hz 3`OH ) 428 ( m 1H 2acuteH ) 412 ( m 1H 3acuteH

) 404 ( m 1H 4acuteH ) 369 ( s 6H OCH3 ) 321 ( m 2H 5acuteH )

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1585 ( DMTr ) 1453 ( DMTr ) 1377 ( DMTr ) 1359 ( C2 ) 1302 (

DMTr ) 1283 ( C5 ) 1282 ( C7 ) 1272 ( C4 ) 1268 ( C3 ) 1252 (

DMTr ) 1234 ( DMTr ) 1220 ( DMTr ) 1210 ( DMTr ) 1197 ( DMTr )

1186 ( C8 ) 1178 ( DMTr ) 1154 ( C6 ) 1152 ( DMTr ) 1148 ( DMTr

) 1142 ( DMTr ) 1136 ( DMTr ) 1110 ( DMTr ) 1098 ( DMTr ) 1076

( C9 ) 892 ( C1acute ) 873 ( DMTr ) 857 ( DMTr ) 835 ( C4acute ) 732 ( C2acute

) 701 ( C3acute ) 640 ( C5acute ) 551 ( OCH3 )

MALDI mz 61158 ( M+Na )+

10 Experimenteller Teil 187

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 46-difluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 52

N F

F

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H45F2NO6Si 70187 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

033 g (06 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(46-

difluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus

THFPyridin geloumlst und mit 122 mg ( 072 mmol ) Silbernitrat und 084 ml (084 mmol)

einer 1 M tert-Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung

wurde 20 Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

Reaktion durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung

gequencht Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das

Filtrat drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung

erfolgte uumlber praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-

HexanEtOAc51) Das Produkt (slow-Isomer) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 016 g (40 )

DC Rf=054 (n-HexanEthylacetat 41)

1H-NMR δ [ ppm] (400 MHz DMSO-d6 )

753 (d1H J=34 Hz 2H) 740-685 (m 15H HAr) 660 (d 1H J=34

Hz 3H ) 593 (d 1H J=62 Hz 1acuteH) 509 (d 1H J=56 Hz 3acuteOH)

444 (t 1H J= 55 Hz 2acuteH) 410 (m 1H 3acuteH 4acuteH) 373 (s 6H OCH3)

327 (m 2H 5acuteH) 071 (s 9H t-Bu) -012 (s 3H SiCH3) -027 (s 3H

SiCH3)

10 Experimenteller Teil 188

19F-NMR δ [ ppm] (2352 MHz DMSO-d6 )

-11820 (m 1F 6F) -11900 (m 1F 4F)

ESI(-) mz 7004 (M-H)-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 46-difluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 53

N F

F

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute-

(46-difluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (6-fluorindolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 015 g ( 375 )

DC Rf=050 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

758 (d1H J=34 Hz 2H ) 740-659 ( m 15H HAr ) 583 ( d 1H

J=52 Hz 1acuteH ) 539 ( d 1H J=65 Hz 2acuteOH ) 431 ( m 1H 3acuteH )

427 ( m 1H 2acuteH ) 403 ( m 1H 3acuteH 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 314

( m 2H 5acuteH ) 080 ( s 9H t-Bu ) 004 ( s 3H SiCH3 ) -002 ( s 3H

SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2352 MHz DMSO-d6 )

-11818 ( m 1F 6F) -11895 ( m 1F 4F )

ESI(-) mz 7004 ( M-H )-

10 Experimenteller Teil 189

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 46-

difluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 54

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H62F2N3O7PSi 90209 gmol

N F

F

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

150 mg (021 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (46-difluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml

abs Acetonitril geloumlst und mit 280 microl ( 214 mmol ) sym Collidin und 10 microl (012

mmol) 1-Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf

0degC abgekuumlhlt und 72 microl ( 032 mmol ) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt wurden Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten

bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5

ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt ( ein Gemisch zweier Diastereomere ) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 130 mg ( 68 )

DC Rf=044 029 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

740-674 ( m 32H HAr ) 654 650 ( d 2H J=36 Hz 3H ) 582 579

( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 458 ( m 2H 2acuteH ) 421 ( m 2H 3acuteH ) 398 (

10 Experimenteller Teil 190

m 2H 4acuteH ) 390 373 ( s 12H OCH3 ) 353 ( m 8H 5acuteH CH2CN )

260 ( m 4H OCH2 ) 112 ( m 12H CH(CH3)2 ) 073 064 ( m 18H

SiC(CH3)3 ) -015 -020 -044 -045 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 162 MHz CDCl3 )

15182 und 14893 ( Verhaumlltnis 1 56 )

ESI(+) mz 90272 ( M+H )+

1-[2acute-Desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 7-

fluorindol 110

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H26FNO5 48752 gmol

F

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

10 g ( 74 mmol ) 7-Fluorindol wurden in 100 ml abs Acetonitril geloumlst mit 266 mg (

111 mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach

wurden 345 g ( 89 mmol ) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben

und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde geqencht durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 bis die Reaktionsloumlsung neutral ist Ionenaustauscher

wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 358 ( 99 )

DC Rf=039 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

796 ( m 2H HAr ) 786 ( m 2H HAr ) 769 ( d 1H J=33Hz 2H )

743-730 ( m 5H HAr ) 704 ( m 2H HAr ) 670 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=66

Hz J1acuteH 2`Hα=76 Hz 1acuteH ) 663 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 569 ( m 1H

10 Experimenteller Teil 191

3`H ) 457-446 ( m 3H 5`H 4acuteH ) 296 ( m 1H 2`Hβ ) 274 ( m 1H

2`Hα ) 237 ( s 3H Ar-CH3 ) 235 ( s 3H Ar-CH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13204 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 5051 ( M+NH4 )+

ElAnalyse Berechnet C 7146 H 534 N 287

Gefunden C 7135 H 539 N 268

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol 111

F

N

OHO

OH

C13H14FNO3 25125 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

355 g (73 mmol) 1-[2acute-Desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 7-fluorindol wurden in 250 ml abs Methanol geloumlst und mit 86 ml (

464 mmol ) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die Reaktionmischung

wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von Ionenaustauscher Dowex-80 (bis PH ca 7) gequencht Der

Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 135 g ( 74 )

DC Rf=063 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

773 ( d 1H J =32 Hz 2H ) 740 ( m 1H HAr ) 697 ( m 2H HAr )

651 ( m 2H 3H 1acuteH ) 531 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 485 ( t 1H J=

10 Experimenteller Teil 192

56 Hz 5acuteOH ) 431 ( m 1H 3acuteH ) 372 ( m 1H 4acuteH ) 353 ( m 2H

5acuteH ) 240 ( m 1H 2acuteHβ ) 237 ( m 1H 2acuteHα )

13C NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

13250 ( d J=450 Hz C7 ) 13240 ( C2 ) 12642 ( CAr ) 12305 ( CAr )

12293 ( CAr ) 11997 ( CAr ) 11980 ( CAr ) 11680 ( CAr ) 8710 ( C4acute

) 8607 ( C1acute ) 7071 ( C3acute ) 6183 ( C5acute ) 6047 ( C2acute )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13223 ( m 1F 7F )

ESI(-) mz 2500 ( M-H )-

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 112

F

N

OTBDPSO

OH

C29H32FNO3Si 48965 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

099 g ( 394 mmol ) 1-(2acute-Desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol wurden

in 20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 115 ml ( 448 mmol ) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurden innerhalb von

30 Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdamfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch

FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes

Oumll erhalten

Ausbeute 172 g ( 891 )

DC Rf=036 ( n-HexanEtOAc41 )

10 Experimenteller Teil 193

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

766 ( m 5H HAr ) 748-738 ( m 7H HAr ) 710-701 ( m 2H HAr )

660 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=71 Hz 1acuteH ) 655 ( d 1H J=

31 Hz 2H ) 547 ( d 1H J=43 Hz 3acuteOH ) 450 ( m 1H 3acuteH ) 397 (

m 1H 4acuteH ) 377 ( m 2H 5acuteH ) 248 ( m 1H 2acuteHβ ) 239 ( m 1H

2acuteHα ) 104 ( s 9H t-Bu )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13264 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 4902 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 7113 H 659 N 286

Gefunden C 7084 H 683 N 267

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-7-fluorindol 113

F

N

OTBDPSO

OMs

C30H34FNO5SSi56774 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

169 g (345 mmol) 1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-7-fluorindol wurden in 80 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 54 ml ( 69 mmol ) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 20 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und

einmal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

10 Experimenteller Teil 194

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 182 g ( 93 )

DC Rf=036 ( n-HexanEtOAc 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

764-759 ( m 5H HAr ) 749-731 ( m 7H HAr ) 710-698 ( m 2H HAr

) 661 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=71 Hz J1acuteH2acuteHα=66 Hz 1acuteH) 653 ( m 1H HAr

) 546 ( m 1H 3acuteH ) 427 ( m 1H 4acuteH ) 374 ( m 2H 5acuteH ) 330 ( s

3H SCH3 ) 293 ( m 1H 2acuteHβ ) 281 ( m 1H 2acuteHα ) 100 ( s 9H t-Bu

)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13256 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 5679 ( M+H )+

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-7-fluorindol 114

F

N

OHO

C13H12FNO2 23324 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

178 g (31 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-

erythro-pentofuranosyl)-7-fluorindol wurden in 60 ml abs THF geloumlst und mit 115 ml

( 115 mmol ) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte dreimal durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 3

ChloroformMethanol982 Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 195

Ausbeute 061 g ( 836 )

DC Rf=059 ( CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

743 ( d 1H J=33 Hz 2H ) 738 ( m 1H 1acuteH ) 714 ( m 1H 4H )

701 ( m 2H 5H 6H ) 657 ( m 1H 3H ) 648 ( m 1H 3acuteH ) 618 ( m

1H 2acuteH ) 483 ( m 2H4acuteH 5acuteOH ) 346 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13240 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 2339 ( M+H )+

1acute-Desoxy-1acute-( 7-fluorindolyl )-β-D-ribofuranose 115

F

N

OHO

HO OH

C13H14FNO4 26725 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

048 g ( 21 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-7-fluorindol

wurde mit 077 g ( 57 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

27 ml eines Gemisches aus AcetonWasser 81 geloumlst Die Loumlsung wurde mit 262 ml

einer 25-ige OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die Reaktionsmischung wurde 19

Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 10 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung gequencht und noch 15

Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml Wasser versetzt und

zweimal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 12

Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 196

Ausbeute 035 g ( 63 )

DC Rf=014 ( n-HexanEtOAc 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

780 ( d 1H J=35 Hz 2H ) 744 ( d 1H J=76 Hz 4H ) 705 ( m 2H

5H 6H ) 668 ( d 1H J=35 Hz 3H ) 616 ( d 1H J=58 Hz 1acuteH )

539 ( d 1H J=66 Hz 3acuteOH) 518 ( d 1H J=48 Hz 2acuteOH ) 503 ( t

1H J=53 Hz 5acuteOH ) 433 ( m 1H 4acuteH ) 412 ( m 1H 2acuteH ) 395 (

m 1H 3acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH )

19F-NMR δ [ ppm ] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-13213 ( m 1F 7F )

ESI(-) mz 2660 ( M-H )-

Extinktionskoefizient ε260=6510 cm2mol-1

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 7-fluorinolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 116

ODMTrO

HO OH

C34H32FNO6 56962 gmol

F

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

020 g (075 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(7-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose wurde in 10 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 015 ml (11 mmol) Triethylamin und 030 g (089 mmol)

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

10 Experimenteller Teil 197

zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 031 g ( 73 )

DC Rf= 049 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

760 ( d 1H J=31 Hz 2H ) 739 ( m 3H HAr ) 725 ( m 7H HAr )

703 ( m 2H HAr ) 683 ( m 4H HAr ) 659 ( d 1H J=31 Hz 3H )

615 ( d 1H J=48 Hz 1acuteH ) 550 ( d 1H J=58 Hz 2acuteOH ) 520 ( d

1H J=58 Hz 3acuteOH ) 434 ( m 1H 2acuteH ) 414 ( m 1H 3acuteH ) 403 (

m 1H 4acuteH ) 373 ( s 6H OCH3 ) 317 ( m 2H 5acuteH)

19F-NMR δ [ ppm] ( 2833 MHz DMSO-d6 )

-13220 ( m 1F 7F )

ESI(-) mz 5684 ( M-H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 117

F

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H46FNO6Si 68388 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

030 g (053 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(7-fluorinolyl)

-szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und

mit 108 mg ( 064 mmol ) Silbernitrat und 064 ml ( 064 mmol ) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

10 Experimenteller Teil 198

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das

Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel (n-Hexan EtOAc

CH2Cl274422) Das Produkt ( slow-Isomer ) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 013 g ( 36 )

DC Rf=054 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

769 ( d 1H J=33 Hz 2H ) 751-694 ( m 16H HAr ) 668 ( d 1H

J=33 Hz 3H ) 626 ( d 1H J=63 Hz 1acuteH ) 516 ( d 1H J=52 Hz

3acuteOH ) 446 ( m 1H 2acuteH ) 415 ( m 2H 4acuteH 3acuteH ) 382 ( s 6H OCH3

) 336 ( m 2H 5acuteH ) 083 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 003 ( s 3H SiCH3 ) -

020 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2834 MHz DMSO-d6 )

-13196 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 7064 ( M+Na )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 118

F

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H46FNO6Si 68388 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (4-

fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

10 Experimenteller Teil 199

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 012g ( 33 )

DC Rf= 051 (n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

758 ( d 1H J=32 Hz 2H ) 736-677 ( m 16H HAr ) 657 ( d 1H

J=32 Hz 3H ) 610 ( d 1H J=54 Hz 1acuteH ) 530 ( d 1H J=63 Hz

2acuteOH ) 430 ( m H 2acuteH ) 421 ( m 1H 3acuteH ) 395 ( m 1H 4acuteH ) 369

( s 6H OCH3 ) 315 ( m 2H 5acuteH ) 073 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 001 ( s

3H SiCH3 ) -007 ( s 3H SiCH3 )

19F-NMR δ [ ppm] ( 2823 MHz DMSO-d6 )

-13186 ( m 1F 7F )

ESI(+) mz 7065 ( M+Na )+

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-

fluorindolyl ) -szlig-D-ribofuranose 59

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H63FN3O7PSi88410 gmol

F

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

110 mg (016 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (7-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 350microl ( 26 mmol ) sym Collidin und 12 microl (016 mmol) 1-

10 Experimenteller Teil 200

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 53 microl (024 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde dreimal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 100 mg ( 704 )

DC Rf=035039 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

772-656 ( m 36H HAr ) 588 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 460 ( m 2H

3acuteH ) 422 ( m 2H 2acuteH ) 385 383 ( s 12H OCH3 ) 375 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 343 ( m 2H 3acuteH ) 282 ( m 4H OCH2 ) 138 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 088 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) 024 006 -020 -028

( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15106 und 14860 ( Verhaumlltnis 1 32 )

ESI(+) mz 8844 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 201

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]-indol

119

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

C29H27NO5 46953 gmol

N

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

140 g ( 12 mmol ) Indol wurden in 100 ml abs Acetonitril geloumlst mit 432 mg ( 18

mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt Danach wurden

559 g ( 144 mmol ) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose zugegeben und

noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von Ionenaustauscher

Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war Ionenaustauscher wurde

durch Celite abgesaugt und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 8515 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 53 ( 95 )

DC Rf=030 ( HexanEtOAc 8515)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

801 ( m 2H HAr ) 792 ( m 2H HAr ) 769 ( d 1H J=34 Hz 2H )

740 -733 ( m 6H HAr ) 707( m 2H HAr ) 662 ( m 1H HAr ) 653 (

pt 1H J1acuteH2acuteHβ=56 Hz J1acuteH 2`Hα=67 Hz 1acuteH ) 572 ( m 1H 3acuteH ) 461

( m 2H 5acuteH ) 452 ( m 1H 4acuteH ) 294 ( m 1H 2acuteHβ ) 270 ( m 1H

2acuteHα ) 247 ( s 3H Ar-CH3 ) 244 ( s 3H Ar-CH3 )

ESI(+) mz 5695 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 7118 H 580 N 298

Gefunden C 7438 H 599 N 295

10 Experimenteller Teil 202

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 120

OHO

OH

N

C13H15NO3 23326 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

520 g (111 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]-indol wurden in 300 ml abs Methanol geloumlst und mit 1313 ml ( 708

mmol ) einer 54 M MeONa-Loumlsung in Methanol versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von Ionenausauscher Dowex-80 (bis pH ca 7) gequencht Der

Ionenaustauscher wurde abfiltriert und das Filtrat am Rotationsverdampfer zur

Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 250 g ( 97 )

DC Rf=058 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

778 ( m 3H HAr ) 721 ( m 1H HAr ) 717 ( m 1H HAr ) 655 ( d 1H

J =34 Hz 2H ) 642 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=61 Hz J1acuteH2acuteHα=77 Hz 1acuteH )

534 ( d 1H J=42 Hz 3acuteOH ) 493 ( t 1H J= 54 Hz 5acuteOH ) 440 (

m 1H 3acuteH ) 387 ( m 1H 4acuteH ) 361 ( m 2H 5acuteH ) 247 ( m 1H

2acuteHβ ) 224 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1383 ( CAr ) 1286 ( CAr ) 1269 ( C2 ) 1217 ( CAr ) 1205 ( CAr )

1196 ( CAr )1110 ( CAr ) 1031 ( CAr ) 835 ( C1acute ) 823 ( C4acute ) 653 (

C3acute ) 616 ( C5acute ) 361 ( C2acute )

ESI(-) mz 2318 ( M-H )+

10 Experimenteller Teil 203

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol 121

N

OTBDPSO

OH

C29H33NO3Si47166 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

148 g ( 634 mmol ) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-indol wurden in 25 ml

abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC abgekuumlhlt

19 ml ( 73 mmol ) t-Buthyldiphenylsilyl-chlorid wurde innerhalb von 30 Minuten

zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert und am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

Ausbeute 257 g ( 86 )

DC Rf=060 ( CH2Cl2 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

748-733 ( m 12H HAr ) 708 ( m 3H HAr ) 645 ( m 1H HAr ) 640 (

pt 1H J1acuteH2acuteHβ=66 Hz J1acuteH2acuteHα=79 Hz 1acuteH ) 538 ( d 1H J=42 Hz

3acuteOH ) 448 ( m 1H 3acuteH ) 392 ( m 1H 4acuteH ) 374 ( m 2H 5acuteH )

253 ( m 1H 2acuteHβ ) 232 ( m 1H 2acuteHα ) 100 ( s 9H t-Bu )

ESI(-) mz 4862 ( M-H )-

ElAnalyse Berechnet C 7385 H 705 N 297

Gefunden C 7376 H 707 N 306

10 Experimenteller Teil 204

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-indol 122

N

OTBDPSO

OMs

C30H35NO5SSi 54975 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

232 g (49 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-Ondashtert-butyldiphenylsilylndashβ-D- erythro-

pentofuranosyl)-indol wurden in 100 ml eines Gemisches aus abs Methylenchlorid

Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC abgekuumlhlt

und mit 77 ml (98 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung wurde 4 Stunden

bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 20

ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und ein Mal mit Wasser

extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 25 g ( 93 )

DC Rf=026 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

774-702 ( m 15H HAr ) 652 ( m 1H HAr ) 630 ( m 1H 1acuteH) 545 (

m 1H 3acuteH ) 425 ( m 1H 4acuteH ) 392 ( m 2H 5acuteH ) 305 ( s 3H

SCH3 ) 270 ( m 2H 2acuteH ) 107 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 5499 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6554 H 642 N 255

Gefunden C 6535 H 646 N 238

10 Experimenteller Teil 205

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-indol 123

OHO

N

C13H13NO2 21525 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

175 g (21 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-indol wurden in 40 ml abs THF geloumlst und mit 78 ml ( 78 mmol )

einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend wurde das

Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte drei Mal durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol9822ChloroformMethanol9553ChloroformMethanol982

Das Produkt wurde als gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 044 g ( 96 )

DC Rf=054 (CHCl3 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

769 ( d 1H J=30 Hz 2H ) 757 ( d 1H J=46 Hz 1acuteH ) 735 ( d 1H

J=33 Hz 7H ) 718 ( m 1H HAr ) 715 ( m 1H HAr )710 ( m 1H HAr

)706 ( m 1H HAr ) 647 ( m 1H 3acuteH ) 615 ( m 1H 2acuteH ) 479 ( t

1H J=57 Hz 5acuteOH ) 478 ( m 1H 4acuteH ) 348 ( m 2H 5acuteH )

ESI(+) mz 2156 ( M+H )+

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1383 ( C8 ) 1287 ( C3acute ) 1286 ( C9 ) 127 2 ( C2acute ) 1269 ( C2 )

1217 ( CAr ) 1205 ( CAr ) 1197 ( CAr ) 1110 ( CAr ) 1031 ( CAr )

9295 ( C1acute ) 803 ( C4acute ) 676 ( C5acute )

10 Experimenteller Teil 206

1acute-Desoxy-1acute-( indolyl )-β-D-ribofuranose 124

N

OHO

HO OH

C13H15NO4 24926 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

039g ( 18 mmol ) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-indol wurden

mit 066g ( 49 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in 20 ml

eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung wurde mit

17 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die Reaktionsmischung

wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 5 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung gequencht und

nochmals 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 100 ml Wasser

versetzt und zwei Mal mit 200 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel n-

HexanEthylacetat 12 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 018 g ( 40 )

DC Rf=016 ( CH2Cl2 MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

758 ( d 1H J=34 Hz 2H ) 717 ( m 1H HAr ) 714 ( m 1H HAr )710

( m 1H HAr )705 ( m 1H HAr ) 648 ( m 1H HAr ) 603 ( d 1H J=61

Hz 1acuteH) 534 ( d 1H J=54 Hz 2acuteOH ) 514 ( s 1H 3acuteOH ) 502 ( t

1H J=56 Hz 5acuteOH ) 416 ( d 1H J=50 Hz 2acuteH ) 408 ( m 1H 3acuteH )

391 ( m 1H 4acuteH ) 366 ( m 2H 5acuteH )

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 207

1382 ( C8 )1289 ( CAr ) 1284 ( CAr ) 1217 ( CAr ) 1205 ( CAr )

1196 ( CAr ) 1110( CAr ) 1031 ( CAr ) 886( C1acute ) 760 ( C2acute ) 757 (

C4acute ) 706 ( C3acute ) 616 ( C5acute )

ESI(-) mz 2657 ( M-H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( inolyl ) -szlig-D-

ribofuranose 125

N

ODMTrO

HO OH

C34H33NO6 55163 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

029 g ( 12 mmol ) 1acute-Desoxy-1acute-(indolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Pyridin geloumlst und mit 026 ml ( 19 mmol ) Triethylamin und 049 g ( 144 mmol )

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

991 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 045 g ( 71 )

DC Rf= 050 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

762 ( m 16H HAr ) 754 ( d 1H J=33 Hz 2H ) 745-688 ( m 15H

HAr ) 654 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 598 ( d 1H J=51 Hz 1acuteH ) 551 ( d

1H J=61 Hz 2acuteOH ) 523 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 440 ( m 1H 2acuteH

10 Experimenteller Teil 208

) 422 ( m 1H 3acuteH ) 410 ( m 1H 4acuteH ) 378 ( s 6H OCH3 ) 326 (

m 2H 5acuteH)

ESI(+) mz 5519 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( indolyl ) -szlig-D-ribofuranose 126

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C40H47NO6Si 66589 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

028 g (051 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(indolyl) -szlig-

D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und mit

113 mg (067 mmol) Silbernitrat und 186 ml (186 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanEtOAC61) Das

Produkt (slow-Isomer) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 012 g ( 36 )

DC Rf=054 ( n-HexanEthylacetat 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

770 ( m 2H HAr ) 763 ( d 1H J=32 Hz 2H ) 755 ( m 2H HAr )

741 ( m 7H HAr ) 716 ( m 2H HAr ) 700 ( m 4H HAr ) 664 ( d 1H

10 Experimenteller Teil 209

J=32 Hz 3H ) 608 ( d 1H J=61 Hz 1acuteH ) 519 ( d 1H J=56 Hz

3acuteOH ) 462 ( m H 2acuteH ) 426 ( m 1H 3acuteH ) 422 ( m 1H 4acuteH ) 387

( s 6H OCH3 ) 341 ( m 2H 5acuteH ) 085 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 001 ( s

3H SiCH3 ) -014 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15810 ( CAr ) 14434 ( DMTr ) 14217 ( DMTr ) 13614 ( DMTr )

13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr ) 12662 (

DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr ) 11661 ( CAr )

11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 ( DMTr ) 8622 (

C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58 ( C7 ) 12527 (

C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 ( C3 ) 8904 (

C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 ( C5acute ) 5547 (

OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 ( SiCH3 ) -506

( SiCH3 )

ESI(+) mz 6658 ( M+H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( indolyl ) -szlig-D-ribofuranose 127

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C40H47NO6Si 66589 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (

inolyl ) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der Synthese

von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute-

(6-fluorinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 011g ( 32 )

10 Experimenteller Teil 210

DC Rf= 051 (n-HexanEthylacetat 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

750 ( m 3H HAr ) 733 ( m 2H HAr ) 722 ( m 7H HAr ) 704 ( m 2H

HAr ) 678( m 4H HAr ) 645 ( d 1H J=33 Hz 3H ) 585 ( d 1H

J=56 Hz 1acuteH ) 527 ( d 1H J=52 Hz 2acuteOH ) 431 ( m H 2acuteH ) 422

( m 1H 3acuteH ) 392 ( m 1H 4acuteH ) 306 ( s 6H OCH3 ) 306 ( m 2H

5acuteH ) 077 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 011 ( s 3H SiCH3 ) -007 ( s 3H

SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15810 (d J=394 Hz C4 ) 14462 ( DMTr ) 14484 ( DMTr ) 13891 (

DMTr ) 13529 ( DMTr ) 13005 ( CAr ) 12879 ( DMTr ) 12720 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12617 ( DMTr ) 12226 ( DMTr ) 12202 ( CAr )

11801 ( CAr ) 11720 ( CAr ) 11580 ( CAr ) 11390 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7328 ( C2acute ) 7185 ( C3acute ) 6304 (

C5acute ) 5507 ( OCH3 ) 2573 ( SiC(CH3)3 cedil1734 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -501 ( SiCH3 )

ESI(+) mz 6662 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 211

3acute- O -(Cyanethoxydiisopropylphosphin)-1acutedesoxy-5acute-O- (44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (indolyl)

-szlig-D-ribofuranose 55

N

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

C49H64N3O7PSi 86611 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 mg (015 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (inolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml abs

Acetonitril geloumlst und mit 210microl ( 16 mmol ) sym Collidin und 7 microl (009 mmol) 1-

Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 54 microl (024 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel n-HexanEtOAc 41

Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum

erhalten

Ausbeute 100 mg ( 77 )

DC Rf=037 032 ( n-HexanEtOAc 41 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 212

741-653 ( m 36H HAr ) 591 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 462 ( m 2H

3acuteH ) 420 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 351 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 323 ( m 2H 3acuteH ) 262 ( m 4H OCH2 ) 118 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 078 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -022 -024 -046 -

048 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15138 und 14877 ( Verhaumlltnis 1 46 )

ESI(+) mz 8672 ( M+H )+

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 46

N

NN

N

OAcO

AcO OAc

C16H18N4O737834 gmol

Konventionell Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

150 g (1248 mmol) Purin wurden in 60 ml abs Acetonitril suspendiert und mit 459

ml (1872 mmol) N O-Bis-(trimethylsilyl)-acetamid versetzt Die Reaktionsloumlsung

wurde fuumlr 15 Minuten unter Ruumlckfluss gekocht Nach dem Abkuumlhlen auf

Raumtemperatur wurden 396 g (1248 mmol) 1235-Tetra-O-acetyl-szlig-D-

ribofuranose in 20 ml abs Acetonitril und 285 (1560 mmol)

Trimethylsilyltrifluorsulfonat (TMSOTf) zugesetzt Es wurde 25 Stunden unter

Ruumlckfluss gekocht und anschlieszligend auf Raumtemperatur abgekuumlhlt Die Reaktion

wurde durch Zugabe von 10 ml ges waumlssriger NaHCO3-Loumlsung gequencht und

dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden

uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 982 Das

Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 055 g ( 116 )

10 Experimenteller Teil 213

Mikrowellen unterstuumltzt 095 g (79 mmol) Purin wurden in in 40 ml abs Acetonitril suspendiert und mit 291

ml (1185 mmol) N O-Bis-(trimethylsilyl)-acetamid und 251 g ( 79 mmol ) 1235-

Tetra-O-acetyl-szlig-D-ribofuranose versetzt Die Reaktionsmischung wurde bei 80degC

und 150 W in der Mikrowellenkammer 15 Minuten bestrahlt Nach dem Abkuumlhlen auf

Raumtemperatur wurden 181 ml ( 988 mmol ) Trimethylsilyltrifluorsulfonat

(TMSOTf) zugegeben Die Reaktionsmischung wurde bei 80degC und 150 W in der

Mikrowellenkammer 60 Minuten bestrahlt Nach dem Abkuumlhlen auf Raumtemperatur

wurde die Reaktion durch Zugabe von 10 ml ges waumlssriger NaHCO3-Loumlsung

gequencht und dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 982 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 051 g ( 171 )

DC Rf=037 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

931 ( s 1H 6H ) 905 ( s 1H 2H ) 895 ( s 1H 8H ) 643 ( d 1H

J=60 Hz 1acuteH ) 567 ( m 1H 2acuteH ) 544 ( m 1H 3acuteH ) 441 ( m

3H4acuteH 5acuteH ) 213 ( s 3 H CH3-acetyl ) 208 ( s 3 H CH3-acetyl )

204 ( s 3 H CH3-acetyl )

13C NMR δ [ ppm] ( 689 MHz DMSO-d6 )

17043 ( C=O ) 16992 ( C=O ) 16973( C=O ) 16092 ( C4 ) 15344

( C6 ) 14835 ( C2 ) 14226 ( C8 ) 12426 ( C5 ) 8771 ( C1acute ) 8041

( C2acute ) 7276 ( C3acute ) 6999 ( C4acute ) 6338 ( C5acute ) 2095 ( CH3-acetyl )

2084 ( CH3-acetyl ) 2065 ( CH3-acetyl )

ESI(+) mz 37934 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 214

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-( 9-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 47

N

NN

N

OAcO

AcO OAc

C16H18N4O7 37834 gmol

2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(9-N-purin)-szlig-D-ribofuranose entstand als zweites Isomer bei der Darstellung von 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Konventionell Ausbeute 29 g ( 66 ) Mikrowellen unterstuumltzt Ausbeute 28 g ( 64 )

DC Rf=042 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

926 ( s 1H 6H ) 902 ( s 1H 2H ) 883 ( s 1H 8H ) 637 ( d 1H

J=53 Hz 1acuteH ) 609 ( m 1H 2acuteH ) 567 ( dd 1H J=49 Hz 3acuteH ) 442

( m 2H4acuteH 5acuteH ) 426 ( m 1H 5acuteH ) 214 ( s 3 H CH3-acetyl ) 206

( s 3 H CH3-acetyl ) 201 ( s 3 H CH3-acetyl )

13C NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

17049 ( C=O ) 16991 ( C=O ) 16974( C=O ) 16000 ( C4 ) 15281

( C2 ) 14901 ( C6 ) 14647 ( C8 ) 13476 ( C5 ) 8628 ( C1acute ) 8005

( C2acute ) 7236 ( C3acute ) 7045 ( C4acute ) 6318 ( C5acute ) 2092 ( CH3-acetyl )

2083 ( CH3-acetyl ) 2066 ( CH3-acetyl )

ESI(+) mz 37934 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 215

1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 48

N

NN

N

OHO

HO OH

C10H12N4O4 25223 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutztgas durchgefuumlhrt

151 g (4 mmol) 2acute3acute5acute-Tri-O-acetyl-1acute-desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

wurden in 60 ml einer Loumlsung aus 048 ml ( 26 ) 54 M NaOMeMeOH und 5950

abs MeOH geloumlst Die Reaktionsmischung wurde 1 Stunde bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von Dowex-80 gequencht

Die Reaktionsmischung wurde filtriert und am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol91 Das Produkt wurde als weiszligen Feststoff erhalten

Ausbeute 098 g ( 97 )

DC Rf=032 (CH2Cl2MeOH 41)

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

941 ( s 1H 6H ) 902 ( s 1H 2H ) 893 ( s 1H 8H ) 598 ( d 1H

J=68 Hz 1acuteH ) 555 ( d 1H J=66 Hz 2acuteOH ) 529 ( d 1H J=43 Hz

3acuteOH ) 526 ( t 1H J=49 Hz 5acuteOH ) 438 ( m 1H 2acuteH ) 422 ( m 1H

3acuteH ) 404 ( m 1H 4acuteH ) 386 ( m 2H 5acuteH )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

16068 ( CAr )15258 ( C2 ) 14798 ( C8 ) 14228 ( C6 ) 12391 ( CAr )

8970 ( C1acute ) 8627 ( C4acute ) 7411 ( C2acute ) 7018 ( C3acute ) 6111 ( C5acute )

ESI(+) mz 25294 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 216

1acute-Desoxy-5acute-O-(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose 60

N

NN

N

ODMTrO

HO OH

C31H30N4O6 55459 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutztgas durchgefuumlhrt

050 g (2 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose wurden in 25 ml abs

Pyridin geloumlst und mit 042 ml ( 30 mmol ) Triethylamin und 081 g ( 24 mmol ) 44acute-

Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 24 Stunden

bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 3 ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-Loumlsung

versetzt Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne

eingeengt Das Rohrprodukt wurde zweimal mit Toluol coevaporiert Die Aufreinigung

erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 955 Das Produkt

wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 064 g ( 58 )

DC Rf=048 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 6H ) 890 ( s 1H 2H ) 876 ( s 1H 8H ) 735-679 ( m

13H HAr ) 608 ( d 1H J=74 Hz 1acuteH ) 565 ( d 1H J=62 Hz 2acuteOH

)531 ( d 1H J=62 Hz 3acuteOH ) 479 ( m 1H 2acuteH ) 435 ( m 1H 3acuteH

) 413 ( m 1H4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 324 ( m 2H 5acuteH )

ESI(+) mz 5554 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6714 H 545 N 1010

Gefunden C 6735 H 539 N 1028

10 Experimenteller Teil 217

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 61

N

NN

N

ODMTrO

HO OTBDMS

C37H44N4O6Si 66885 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

040 g (072 mmol) 1acute-Desoxy-5acute-O-(44acute-dimethoxytriphenylmethyl)-1acute-(7-N-purin)-szlig-

D-ribofuranose wurden in 20 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und mit

150 mg (089 mmol) Silbernitrat und 102 ml (102 mmol) einer 1 M tert-

Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC (MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc15)

Das Produkt (slow-Isomer) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 017 g ( 36 )

DC Rf=064 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

925 ( s 1H 6H ) 895 ( s 1H 2H ) 884 ( s 1H 8H ) 741-684 ( m

13H HAr ) 607 ( d 1H J=73 Hz 1acuteH ) 531 ( d 1H J=61 Hz 3acuteOH )

468 ( m 1H 2acuteH ) 425 ( m 1H 3acuteH ) 413 ( m 1H4acuteH ) 373 ( s 6H

OCH3 ) 322 ( m 2H 5acuteH ) 073 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 013 ( s 3H

SiCH3 ) -030 ( s 3H SiCH3 )

10 Experimenteller Teil 218

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15605 ( C2 ) 14539 ( DMTr ) 14524 ( DMTr ) 13600 ( DMTr )

13570 ( DMTr ) 13030 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr ) 12662 (

DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr ) 11661 ( CAr )

11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 ( DMTr ) 8622 (

C1acute ) 7632 ( C4acute ) 7325 ( C2acute ) 7170 ( C3acute )126 70 ( C7 ) 12527 (

C8 ) 12138 ( C6 ) 10920 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 ( C3 ) 8904 (

C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 ( C5acute ) 5547 (

OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 )cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -420 ( SiCH3 ) -486

( SiCH3 )

ESI(+) mz 6914 ( M+Na )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 7-N-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 62

N

NN

N

ODMTrO

TBDMSO OH

C37H44N4O6Si 66885 gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (7-

N-Purin) -szlig-D-ribofuranose enstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der Synthese

von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute-

(7-N-Purin) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 016g ( 33 )

DC Rf=064 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

948 ( s 1H 6H ) 915 ( s 1H 2H ) 914 ( s 1H 8H ) 751-693 ( m

13H HAr ) 601 ( d 1H J=73 Hz 1acuteH ) 522 ( d 1H J=61 Hz 2acuteOH )

473 ( m 1H 2acuteH ) 433 ( m 1H 3acuteH ) 424 ( m 1H4acuteH ) 368 ( s 6H

10 Experimenteller Teil 219

OCH3 ) 321 ( m 2H 5acuteH ) 072 ( s 9H SiC(CH3)3 ) 012 ( s 3H

SiCH3 ) -032 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 1009 MHz DMSO-d6 )

15615 ( C2 ) 14590 ( DMTr ) 14543 ( DMTr ) 13613 ( DMTr )

13568 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12827 ( DMTr ) 12719 (CAr ) 12659 (

DMTr ) 12577 ( DMTr ) 12419 ( DMTr ) 12205 ( CAr ) 11664 ( CAr )

11309 ( CAr ) 10877 ( CAr ) 10305 (CAr ) 9987 ( DMTr ) 8632 (

C1acute ) 7634 ( C4acute ) 7326 ( C2acute ) 7172 ( C3acute )126 75 ( C7 ) 12532 (

C8 ) 12143 ( C6 ) 10919 ( C5 ) 10218 ( C9 ) 9717 ( C3 ) 8907 (

C1acute ) 8491 ( C4acute ) 7387 ( C2acute ) 7020 ( C3acute ) 6440 ( C5acute ) 5545 (

OCH3 ) 2607 ( SiC(CH3)3 )cedil1844 ( SiC(CH3)3 ) -419 ( SiCH3 ) -487

( SiCH3 )

ESI(+) mz 6914 ( M+Na )+

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 7-N-

purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 63

ODMTrO

O OTBDMS

PN OCN

N

NN

N

C46H61N6O7PSi 86907 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

100 mg (015 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (7-N-purinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml

abs Acetonitril geloumlst und mit 200 microl ( 15 mmol ) sym Collidin und 6 microl (007 mmol)

1-Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt und 51 microl (023 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit wurden

10 Experimenteller Teil 220

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol991 Das Produkt

(ein Gemisch zweier Diastereomere) wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 80 mg ( 62 )

DC Rf=045 036 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

740-674 ( m 32H HAr ) 654 650 ( d 2H J=36 Hz 3H ) 582 579

( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 458 ( m 2H 2acuteH ) 421 ( m 2H 3acuteH ) 398 (

m 2H 4acuteH ) 390 373 ( s 12H OCH3 ) 353 ( m 8H 5acuteH CH2CN )

260 ( m 4H OCH2 ) 112 ( m 12H CH(CH3)2 ) 073 064 ( m 18H

SiC(CH3)3 ) -015 -020 -044 -045 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 162 MHz CDCl3 )

15241 und 14896 ( Verhaumlltnis 1 36 )

ESI(+) mz 87072 ( M+H )+

3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

HNEtOOC

H2N

C7H10N2O215417 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

Eine Loumlsung aus 20g (290 mmol) Isoxazol in Ethanol (80ml) wurde in einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt Dazu wurden langsam 152ml (2M 305 mmol) NaOEt EtOH-

Loumlsung zugetropft Das Reaktionsgemisch durfte sich dabei nicht uumlber 8degC

erwaumlrmen Nun wurde 30 Minuten geruumlhrt und mit 55 ml (100mmol) Essigsaumlure

neutralisiert Die Reaktionsmischung wurde mit 409g (193 mmol) Diethyl-

10 Experimenteller Teil 221

aminomalonat Hydrochlorid und 164g (106 mmol) Natriumacetat versetzt und

weitere 48 Stunden geruumlhrt Nach beendeter Umsetzung wurde das Loumlsemittel am

Rotationsverdampfer abgezogen das Rohrprodukt mit ChloroformWasser extrahiert

uumlber MgSO4 getrocknet und uumlber Kieselgel abgesaugt Die vereinigte organische

Phase wurde am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt

Das orange Oumll wurde in 400ml (05M) NaOEtEtOH-Loumlsung geloumlst und fuumlr 3 Tage

bei RT weitergeruumlhrtDas Reaktionsgemisch wurde durch die Zugabe von 12ml (210

mmol) Essigsaumlure neutralisiert und bis zur Trockne eingeengt Das Rohpodukt

wurde in Chloroform geloumlst und mit ges waumlssriger NaHCO3-Loumlsung gewaschen Die

organische Phase wurde uumlber MgSO4 getrocknet uumlber Kieselgel abgesaugt und am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das Produkt wurde als gelbes Oumll

erhalten

Ausbeute 158 g ( 354 )

DC Rf=097 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1055 ( s 1H NH ) 682 ( d 1H J=36 Hz 5H ) 556 ( d 1H J=36 Hz

4H ) 497 ( s 2H NH2 )418 ( q 2H J=71 Hz CH2 ) 121 ( t 3H

J=70 Hz CH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

1597 ( C5 ) 1232 ( C3 ) 1216 ( C2 ) 1147 ( C4 ) 1061 ( C=O )

606 ( CH2 ) 146 ( CH3 )

ESI(+) mz 1547 ( M+H )+

3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

HN

N

HN

O

C6H5N3O 13512 gmol

10 Experimenteller Teil 222

Das Rohprodukt wurde in 150 ml Ethanol geloumlst und mit 166 g (158 mmol)

zugesetzt Die Reaktionsmischung wurde 16 Stunden unter Ruumlckfluss gekocht Das

Produkt entstand als gelber Feststoff

Ausbeute 596 g ( 43 )

DC Rf=058 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz DMSO-d6 )

1218 ( s 1H 9NH ) 1182 ( s 1H 3NH ) 780 ( s 1H 2H ) 738 ( m

1H 8H ) 635 ( d 1H J=33 Hz 7H )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

15402 ( C=O ) 14506 ( C2 ) 14181 ( C5 ) 12773 ( C6 ) 11820 ( C8

) 10333 ( C7 )

ESI(+) mz 1357 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 5333 H 373 N 3110

Gefunden C 5341 H 343 N 3121

6-Chloro-9-deaza-purin 32

N

N

HN

Cl

C6H4ClN315357 g7mol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

15 g (37 mmol) 3H 5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on wurden mit 40 ml Phospho-

oxichlorid versetzt Die Suspension wurde unter Ruumlckfluss erhitzt bis das Edukt

geloumlst ist und dann wirdweitere 3 Stunden gekocht Die Reaktionsmischung wurde

abgekuumlhlt und auf Eis (ca 200ml) gegossen Nach der Neutralisierung mit NaOH (bis

ca pH 6) wurde die Loumlsung mit EtOAc extrahiert Die vereinigten organischen

Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt

wurde als weiszliger Feststoff erhalten

10 Experimenteller Teil 223

Ausbeute 144 g ( 85 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

1246 ( s 1H NH ) 865 ( s 1H 2H ) 800 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 675

( d 1H J=33 Hz 9H )

ESI(+) mz 1536 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 4693 H 263 N 2736

Gefunden C 4710 H 279 N 2747

1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis- O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-pentofuranosyl]- 6-

chloro-9-deaza-purin 133

R=p-Me-C6H4-CO

ORO

OR

N

N

N

Cl

C27H24ClN3O550595 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

114 g ( 74 mmol ) 6-Chloro-9-deaza-purin wurden in 130 ml abs Acetonitril geloumlst

mit 267 mg ( 111 mmol ) NaH versetzt und bei Raumtemperatur 10 Minuten geruumlhrt

Danach wurden 345 g ( 89 mmol ) 35 Di-O-p-toluoyl-2-desoxy-D-α-ribofuranose

zugegeben und noch 20 Minuten geruumlhrt Die Reaktion wurde durch Zugabe von

Ionenaustauscher Dowex-80 gequencht bis die Reaktionsloumlsung neutral war

Ionenaustauscher wurde durch Celite abgesaugt und das Filtrat am

Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt wurde als weiszliger

Schaum erhalten

Ausbeute 320 ( 853 )

DC Rf=037 ( CH2Cl2MeOH 982 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 250 MHz CDCl3 )

10 Experimenteller Teil 224

866 ( s 1H 2H ) 787 ( m 5H HAr ) 720 -707 ( m 5H HAr ) 665 ( m

1H 1acuteH ) 560 ( m 1H 3acuteH ) 463 ( m 2H 5acuteH ) 455 ( m 1H 4acuteH )

276 ( m 1H 2acuteHβ ) 253 ( m 1H 2acuteHα ) 237 ( s 3H Ar-CH3 ) 233 (

s 3H Ar-CH3 )

MALDI mz 47296 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6410 H 478 N 831

Gefunden C 6426 H 493 N 815

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-chloro-9-deaza-purin 128

OHO

OH

N

N

N

Cl

C11H12ClN3O3 26968 gmol

580 g (115 mmol) 1-[2acute-desoxy-3acute5acute-bis-O-(4-methylbenzoyl)-szlig-D-erythro-

pentofuranosyl]- 6-chloro-9-deaza-purin wurden mit 100 ml ges NH3Methanol

Loumlsung versetzt Die Reaktionsmischung wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur

geruumlhrt Anschlieszligend wurde am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 91

Das Produkt wurde als als weiszliger Feststoff gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 188 g ( 61 )

DC Rf=035 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

867 ( s 1H 2H ) 838 ( d 1H J=34 Hz 8H ) 692 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=63 Hz J1acuteH2acuteHα=75 Hz 1acuteH ) 682 ( d 1H J=34 Hz 9H )

535 ( d 1H J=40 Hz 3acuteOH ) 503 ( t 1H J= 51 Hz 5acuteOH ) 436 (

m 1H 3acuteH ) 386 ( m 1H 4acuteH ) 357 ( m 2H 5acuteH ) 244 ( m 1H

2acuteHβ ) 237 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 225

15222 ( C6 ) 14942 ( C2 ) 14091 ( C5 ) 13441 ( C8 ) 12283 ( C4 )

10290 ( C9 ) 8762 ( C1acute ) 7008 ( C3acute ) 6121 ( C4acute ) 4120 ( C2acute )

3968 ( C5acute )

ESI(+) mz 2708 ( M+H )+

1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin 129

OHO

OH

N

N

N

C11H13N3O3 23524 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter H2 durchgefuumlhrt 13 g (48

mmol) 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-6-chloro-9-deaza-purin wurden in 50

ml abs Ethanol geloumlst und mit 10-ige PdH2 versetzt Die Reaktionsmischung

wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die

Reaktionsloumlsung durch Celite abgesaugt und am Rotationsverdampfer zur Trockene

eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt wurde als weiszliger Feststoff erhalten

Ausbeute 086 g ( 76 )

DC Rf=024 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

927 ( s 1H 2H )887 ( s 1H 6H ) 810 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 672 (

d 1H J=33 Hz 9H ) 647 ( pt 1H J1acuteH2acuteHβ=61 Hz J1acuteH2acuteHα=75 Hz

1acuteH ) 515 ( d 1H J=40 Hz 3acuteOH ) 453 ( t 1H J= 51 Hz 5acuteOH )

386 ( m 1H 3acuteH ) 370 ( m 1H 4acuteH ) 357 ( m 2H 5acuteH ) 240 ( m

1H 2acuteHβ ) 227 ( m 1H 2Hα )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

1494 ( C2 ) 1409 ( C5 ) 1344 ( C8 ) 1228 ( C4 ) 1202 ( C6 )

10 Experimenteller Teil 226

1029 ( C9 ) 876 ( C1acute ) 701 ( C3acute ) 612 ( C4acute ) 412 ( C2acute ) 397 (

C5acute )

MALDI mz 23523 ( M+H )+

1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-

purin 130

OTBDPSO

OH

N

N

N

C27H31N3O3Si 47364 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

080 g (34 mmol) 1-(2acute-Desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin wurden

in 20 ml abs Pyridin geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC

abgekuumlhlt 10 ml (38 mmol) t-Butyldiphenylsilyl-chlorid wurden innerhalb von 30

Minuten zugetropft Die Reaktionsloumlsung wurde dann 24 Stunden bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde das Produkt auf Kieselgel adsorbiert

und am Rotationsverdamfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch

FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 955 Das Produkt wurde als

gelbes Oumll erhalten

Ausbeute 122 g ( 76 )

DC Rf=025 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 2H ) 890 ( s 1H 6H ) 807 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 768-

731 ( m 12H HAr ) 669 ( d 1H J=33 Hz 9H ) 660 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=71 Hz J1acuteH2acuteHα=65 Hz 1acuteH ) 548 ( d 1H J=41 Hz 3acuteOH )

432 ( m 1H 3acuteH ) 395 ( m 1H 4acuteH ) 380 ( m 2H 5acuteH ) 285 ( m

1H 2acuteHβ ) 273 ( m 1H 2Hα ) 095 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 4742 ( M+H )+

10 Experimenteller Teil 227

13C-NMR δ [ ppm] ( 1006 MHz DMSO-d6 )

1507 ( C2 ) 1418 ( C5 ) 1355 ( C8 )1298 ( C4 ) 1375 ( CAr ) 1358

( CAr ) 1356 ( CAr ) 1352 ( CAr )1348 ( C8 ) 1330 ( CAr ) 1322 ( CAr

) 1298 ( CAr ) 1285 ( CAr ) 1282 ( CAr ) 1281 ( CAr ) 1279 ( CAr )

1275 ( CAr ) 1269 ( C2 ) 1112 ( C9 ) 1031 ( C3 ) 957 ( C5 ) 936 (

C7 ) 835 ( C1acute ) 833 ( C4acute ) 653 ( C3acute ) 642 ( C5acute ) 360 ( C2acute )

2573 ( SiC(CH3)3 ) 205 ( SiC(CH3)3 ) 195 (SiC(CH3)3 ) 145

(SiC(CH3)3 )

1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-butyldimethylsilyl-3acute-O-mesyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-9-deaza-purin 66

OTBDPSO

OMs

N

N

N

C28H33N3O5SSi 55173 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

058 g (12 mmol) 1-(2acute-Desoxy-5acute-O-tert-butyldiphenylsilyl-β-D-erythro-

pentofuranosyl)-9-deaza-purin wurden in 50 ml eines Gemisches aus abs

Methylenchlorid Pyridin 41 geloumlst Die Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad

auf 0degC abgekuumlhlt und mit 19 ml (24 mmol) MsCl versetzt Die Reaktionsmischung

wurde uumlber Nacht bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 5 ml Methanol gequencht und am Rotationsverdampfer zur

Trockne eingeengt Das verbleibende Oumll wurde mit Methylenchlorid versetzt und

einmal mit Wasser extrahiert Die vereinigte organische Phase wurde uumlber MgSO4

getrocknet und eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 982 Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 064 g ( 96 )

DC Rf=035 ( CH2Cl2 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 300 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 228

902 ( s 1H 2H ) 876 ( s 1H 6H ) 807 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 758-

701 ( m 12H HAr ) 659 ( d 1H J=33 Hz 9H ) 645 ( pt 1H

J1acuteH2acuteHβ=70 Hz J1acuteH2acuteHα=64 Hz 1acuteH ) 423 ( m 1H 3acuteH ) 386 ( m

1H 4acuteH ) 377 ( m 2H 5acuteH ) 307 ( s 3H SCH3 ) 277 ( m 1H 2acuteHβ )

268 ( m 1H 2Hα ) 085 ( s 9H t-Bu )

ESI(+) mz 5522 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6095 H 603 N 762

Gefunden C 6076 H 593 N 735

1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-9-deaza-purin 67

OHO

N

N

N

C11H11N3O2 21722 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

072 g (13 mmol) 1-(2acute-desoxy-5acute-O-tert-buthyldimethylsisyl-3acute-O-mesyl-β-D-

erythro-pentofuranosyl)-9-deaza-purin wurden in 40 ml abs THF geloumlst und mit 484

ml (484 mmol) einer 1 M tetra-Butylamoniumfluorid-Loumlsung in THF versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 2 Stunden unter Argon bei 50degC geruumlhrt Anschlieszligend

wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die

Aufreinigung erfolgte zwei Mal durch FC mit dem Elutionsmittel

1ChloroformMethanol982 2 ChloroformMethanol955 Das Produkt wurde als

gelber Feststoff erhalten

Ausbeute 026 ( 93 )

DC Rf=050 ( CH2Cl2MeOH 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 4000 MHz DMSO-d6 )

923 ( s 1H 2H ) 886 ( s 1H 6H ) 800 ( d 1H j=33 Hz 8H ) 714 (

m 1H 1acuteH ) 668 ( d 1H J=33 Hz 9H )653 ( m 1H 2acuteH ) 620 ( m

1H 3acuteH ) 494 ( t 1H J=56 Hz 5acuteOH ) 486 ( m 1H 4acuteH )354 ( m

2H 5acuteH )

10 Experimenteller Teil 229

MALDI mz 21853 ( M+H )+

ElAnalyse Berechnet C 6082 H 510 N 1934

Gefunden C 6054 H 525 N 1927

1acute-Desoxy-1acute-( 9-deaza-purindolyl )-β-D-ribofuranose 68

OHO

HO

N

N

N

OH

C11H13N3O4 25124gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

048g (22 mmol) 1-(2acute3acute-Didesoxy-β-D-glycero-pent-2-enofuranosyl)-9-deaza-purin

wurden mit 080g ( 30 mmol ) N-Methylmorpholin-4-oxid Monohydrat versetzt und in

30 ml eines Gemisches aus AcetonWasser im Verhaumlltnis 81 geloumlst Die Loumlsung

wurde mit 274 ml einer 25-igen OsO4-Loumlsung in t-Butanol versetzt Die

Reaktionsmischung wurde 19 Stunden bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml 10-iger waumlssriger Na2S2O4-Loumlsung

gequencht und nochmals 15 Minuten geruumlhrt Die Reaktionsloumlsung wurde mit 10 ml

Wasser versetzt und mehr Mal mit 100 ml Ethylacetat extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 024 g ( 36 )

DC Rf=018 ( CH2Cl2 91 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 2H )884 ( s 1H 6H ) 815 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 668 (

d 1H J=33 Hz 9H ) 596 ( d 1H J=63 Hz 1acuteH ) 553 ( s 1H2acuteOH

)532 ( s 1H 3acuteOH ) 525 ( t 1H J= 48 Hz 5acuteOH ) 427 ( m 1H 2acuteH

) 412 ( m 1H 3acuteH ) 398 ( m 1H 4acuteH ) 364 ( m 2H 5acuteH )

13C NMR δ [ ppm] ( 10062 MHz DMSO-d6 )

10 Experimenteller Teil 230

15050 ( C2 ) 13988 ( C2 ) 13363 ( C8 ) 12670 ( C5 ) 10822 ( C4 )

10165 ( C9 ) 8987 ( C1acute ) 8564 ( C3acute ) 7448 ( C2acute ) 7018 ( C2acute )

6122 ( C5acute )

ESI(+) mz 2520 ( M+H )+

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 1acute-desoxy-1acute-(9-deaza-purinolyl) -szlig-D-

ribofuranose 132

ODMTrO

HO

N

N

N

OH

C32H31N3O6 55361gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

030 g (12 mmol) 1acute-Desoxy-1acute-(9-deaza-purinolyl)-β-D-ribofuranose wurden in 15 ml

abs Pyridin geloumlst und mit 024 ml ( 18 mmol ) Triethylamin und 049 g ( 145 mmol )

44acute- Dimethoxytriphenylmethylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 48

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 3ml Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-

Loumlsung versetzt Es wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockene eingeengt Das Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert

Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol

955 Das Produkt wurde als gelber Schaum erhalten

Ausbeute 036 g ( 54 )

DC Rf= 025 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

920 ( s 1H 2H )880 ( s 1H 6H ) 808 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 746-

682 ( m 15H HAr ) 592 ( d 1H J=52 Hz 1acuteH ) 550 ( d 1H J=61

Hz 2acuteOH ) 520 ( d 1H J=56 Hz 3acuteOH ) 434 ( m 1H 2acuteH ) 415 (

10 Experimenteller Teil 231

m 1H 3acuteH ) 406 ( m 1H 4acuteH ) 372 ( s 6H OCH3 ) 323 ( m 2H

5acuteH)

ESI(+) mz 5544 ( M+H )+

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 70

ODMTrO

HO

N

N

N

OTBDMS

C38H45N3O6Si66787gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

041 g ( 074 mmol ) 5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 1acute-desoxy-1acute-( 9-deaza-

purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin

geloumlst und mit 151 mg ( 089 mmol ) Silbernitrat und 104 ml ( 104 mmol ) einer 1 M

tert-Butyldimethylsilylchlorid-Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20

Stunden bei Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion

durch Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht

Das entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat drei Mal

mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber

MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Das

Rohprodukt wurde zwei Mal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte uumlber

praumlp HPLC ( MN Nucleoprep 100-20 von Macherey-Nagel n-HexanMeOAc16 )

Das Produkt (slow-Isomer)

Ausbeute 016 g ( 32 )

DC Rf=045 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

921 ( s 1H 2H )878 ( s 1H 6H ) 812 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 747-

681 ( m 13H HAr ) 659 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 595 ( d 1H J=62

Hz 1acuteH ) 511 ( d 1H J=52 Hz 3acuteOH ) 449 ( m 1H 2acuteH ) 411 ( m

10 Experimenteller Teil 232

2H 4acuteH 3acuteH ) 374 ( s 6H OCH3 ) 330 ( m 2H 5acuteH ) 071 ( s 9H

SiC(CH3)3 ) -013 ( s 3H SiCH3 ) -027 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15710 (d J=414 Hz C4 ) 14334 ( DMTr ) 14219 ( DMTr ) 13624 (

DMTr ) 13580 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10880 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2610 ( SiC(CH3)3 cedil1834 ( SiC(CH3)3 ) -403 (

SiCH3 ) -506 ( SiCH3 )

ESI(+) mz 66834 ( M+H )-

5acute-O- ( 44acute-Dimethoxytriphenylmethyl )- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-

1acute- ( 9-deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 71

ODMTrO

TBDMSO

N

N

N

OH

C38H45N3O6Si66787gmol

5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 3acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (9-

deasapurinoyl) -szlig-D-ribofuranose entstand als Nebenprodukt (fast-Isomer) bei der

Synthese von 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-

desoxy-1acute- (9-deaza-purinolyl) -szlig-D-ribofuranose

Ausbeute 015 g ( 32 )

DC Rf=043 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz DMSO-d6 )

922 ( s 1H 2H )876 ( s 1H 6H ) 810 ( d 1H J=33 Hz 8H ) 745-

680 ( m 13H HAr ) 657 ( d 1H J=34 Hz 3H ) 594 ( d 1H J=62

Hz 1acuteH ) 511 ( d 1H J=52 Hz 3acuteOH ) 448 ( m 1H 2acuteH ) 410 ( m

10 Experimenteller Teil 233

2H 4acuteH 3acuteH ) 373 ( s 6H OCH3 ) 329 ( m 2H 5acuteH ) 070 ( s 9H

SiC(CH3)3 ) -013 ( s 3H SiCH3 ) -025 ( s 3H SiCH3 )

13C NMR δ [ ppm] ( 10061 MHz DMSO-d6 )

15808 (d J=414 Hz C4 ) 14431 ( DMTr ) 14214 ( DMTr ) 13614 (

DMTr ) 13568 ( DMTr ) 13025 ( CAr ) 12829 ( DMTr ) 12721 (CAr )

12662 ( DMTr ) 12580 ( DMTr ) 12426 ( DMTr ) 12200 ( CAr )

11661 ( CAr ) 11316 ( CAr ) 10890 ( CAr ) 10300 (CAr ) 9988 (

DMTr ) 8622 ( C1acute ) 7612 ( C4acute ) 7225 ( C2acute ) 7070 ( C3acute )126 58

( C7 ) 12527 ( C8 ) 12138 ( C6 ) 10810 ( C5 ) 10216 ( C9 ) 9713 (

C3 ) 8904 ( C1acute ) 8488 ( C4acute ) 7390 ( C2acute ) 7021 ( C3acute ) 6442 (

C5acute ) 5547 ( OCH3 ) 2608 ( SiC(CH3)3 cedil1832 ( SiC(CH3)3 ) -404 (

SiCH3 ) -510 ( SiCH3 )

ESI(+) mz 66834 ( M+H )-

3acute- O -( Cyanethoxydiisopropylphosphin )-1acutedesoxy-5acute-O- ( 44acute-

Dimethoxytriphenylmethyl )- 2acute-O-tert-butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- ( 9-

deaza-purinolyl ) -szlig-D-ribofuranose 72

ODMTrO

N

N

N

OTBDMSO

PN OCN

C47H62N5O7PSi 86808 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

156 mg (023 mmol) 5acute-O- (44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)- 2acute-O-tert-

butyldimethylsilyl-1acute-desoxy-1acute- (9-deaza-purinolyl) -szlig-D-ribofuranose wurden in 10

ml abs Acetonitril geloumlst und mit 520microl (39 mmol) sym Collidin und 14 microl (018

mmol) 1-Methylimidazol versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde in einem Eisbad auf

10 Experimenteller Teil 234

0degC abgekuumlhlt und 78 microl (035 mmol) 2-Cyanoethyldiisoprpylchlorphosphoramidit

zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Minuten bei 0degC und 45 Minuten bei

Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 5 ml

einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde drei Mal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockene eingeengt Die Aufreinigung

erfolgte durch Saumlulenchromatographie mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere)

wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 150 mg ( 73 )

DC Rf=058 050 ( CH2Cl2MeOH 955 )

1H-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

741-653 ( m 36H HAr ) 591 ( d J=78 Hz 2H 1acuteH ) 462 ( m 2H

3acuteH ) 420 ( m 2H 2acuteH ) 373 371 ( s 12H OCH3 ) 351 ( m 6H

5acuteH CH2CN ) 323 ( m 2H 3acuteH ) 262 ( m 4H OCH2 ) 118 ( m 12H

CH(CH3)2 ) 078 075 ( m 18H SiC(CH3)3 ) -022 -024 -046 -

048 ( s 12H SiCH3 )

31P-NMR δ [ ppm] ( 400 MHz CDCl3 )

15081 und 14892 ( Verhaumlltnis 1 42 )

ESI(+) mz 86905 ( M+H )+

235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose 74

OBnO

BnO OBn

C26H28O4 40450 gmol

10 Experimenteller Teil 235

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

10 g (24 mmol) 235-Tri-O-benzyl-ribofuranose wurden in 10 ml abs Acetonitril

geloumlst und mit 06 ml (96 mmol) Triethylsilan und 06 ml (48 mmol) BF3OEt2

versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 15 Stunden bei Raumtemperatur unter Argon

geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 10 ml gesaumlttigter

waumlssriger NaHCO3-Loumlsung gequencht Es wurde dreimal mit Methylenchlorid

extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und

am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel n-HexanEthylacetat 41 Das Produkt wurde als farbloses Oumll

erhalten

Ausbeute 850 mg (884 )

DC Rf = 049 (CH2Cl2MeOH 991)

1H-NMR [ppm] (270 MHz DMSO-d6)

729 ndash 717 (m 15H Har) 458 ndash 441 (m 6H CH2-benzyl) 409 (m 1H

4H) 389 (m 4H 1H 2H 3H) 350 (m 2H 5H)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

13805 (CAr) 13788 (CAr) 13780 (CAr) 12825 (CAr) 12821 (CAr)

12818 (CAr) 12780 (CAr) 12772 (CAr) 12761 (CAr) 12749 (CAr)

12742 (CAr) 8035 (C4) 7818 (C1) 7642 (C2) 7328 (CH2-benzyl)

7205 (CH2-benzyl) 7166 (CH2-benzyl) 7045 (C3) 6993 (C5)

ESI(+) mz 4222 (M+NH4)+

10 Experimenteller Teil 236

1-Desoxy-D-ribofuranose 75

OHO

HO OH

C5H10O413413 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

39 g (96 mmol) 235-Tri-O-benzyl-1-desoxy-D-ribofuranose wurden in 70 ml abs

Ethanol geloumlst und mit 35 ml Cyclohexen und 800 mg Palladiumhydroxid (20) auf

Kohle versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 4 Stunden unter Ruumlckfluss gekocht

Anschlieszligend wurde der Palladium-Katalysator uumlber Celite abfiltriert und das Filtrat

am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch FC

mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 91 Das Produkt wurde als

farbloser Feststoff erhalten

Ausbeute 123 g (953 )

DC Rf = 022 (CH2Cl2MeOH 91)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

469 (m 2H 2-OH 3-OH) 457 (t J = 57 Hz 1H 5-OH) 396 (m 1H

4H) 383 (m 1H 2H) 374 (q J = 55 Hz 1H 3H) 352 (m 3H 1H 5H)

335 (m 1H 5H)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

8320 (C4) 7199 (C1) 7155 (C2) 7041 (C3) 6176 (C5)

ESI(ndash) mz 1330 (M-H)-

10 Experimenteller Teil 237

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-1-desoxy-D-ribofuranose 76

ODMTrO

HO OH

C26H28O6 43650 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

122 g (91 mmol) 1-Desoxy-D-ribofuranose wurden in 40 ml abs Pyridin geloumlst und

mit 19 ml (19 mmol) Triethylamin und 37 g (109 mmol) 44acute-Dimethoxytriphenyl-

methylchlorid versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur

unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch Zugabe von 3 ml

Methanol gequencht und mit gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-Loumlsung versetzt Es

wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen

wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt

Das Rohprodukt wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte

durch FC mit dem Elutionsmittel MethylenchloridMethanol 982 Das Produkt wurde

als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 341 g (859 )

DC Rf = 013 (CH2Cl2MeOH 982)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

742-686 (m 13H HAr) 477 (d J = 45 Hz 1H 2OH) 473 (d J = 62

Hz 1H 3OH) 401 (m 1H 2H) 394 (m 1H 1H) 377 (m 2H 3H 4H)

373 (s 6H OCH3) 360 (dd J = 89 Hz J = 31 Hz 1H 1H) 302 (m

2H 5H)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

10 Experimenteller Teil 238

15802 (DMTr) 14506 (DMTr) 13579 (DMTr) 12970 (DMTr) 12774

(DMTr) 12658 (DMTr) 11314 (DMTr) 8515 (DMTr) 8097 (C4)

7250 (C1) 7224 (C2) 7030 (C3) 6445 (C5) 5501 (OCH3)

ESI(ndash) mz 4352 (M-H)-

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 78

ODMTrO

HO OTBDMS

C32H42O6Si 55076 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

32 g (73 mmol) 5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-1-desoxy-D-ribofuranose

wurden in 60 ml eines 11 Gemisches aus THFPyridin geloumlst und mit 15 g (133

mmol) Silbernitrat und 102 ml (102 mmol) einer 1 M tert-Butyldimethylsilylchlorid-

Loumlsung in THF versetzt Die Reaktionsloumlsung wurde 20 Stunden bei

Raumtemperatur unter Argon geruumlhrt Anschlieszligend wurde die Reaktion durch

Zugabe von 10 ml einer gesaumlttigten waumlssrigen NaHCO3-Loumlsung gequencht Das

entstandene Silberchlorid wurde uumlber Celite abgetrennt und das Filtrat dreimal mit

Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten organischen Phasen wurden uumlber MgSO4

getrocknet und am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt Das Rohprodukt

wurde zweimal mit Toluol koevaporiert Die Aufreinigung erfolgte durch FC mit

Methylenchlorid als Elutionsmittel Das Produkt wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 243 g (603 )

DC Rf = 043 (CH2Cl2)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

10 Experimenteller Teil 239

740 - 683 (m 13H HAr) 449 (d J = 60 Hz 1H 3OH) 419 (m 1H

2H) 396 (m 1H 1H) 377 (m 2H 3H 4H) 373 (s 6H OCH3) 358

(m 1H 1H) 300 (m 2H 5H) 088 (s 9H SiC(CH3)3) 007 (s 3H

SiCH3) 006 (s 3H SiCH3)

13C-NMR [ppm] (1006 MHz DMSO-d6)

15805 (DMTr) 14509 (DMTr) 13575 (DMTr) 12973 (DMTr) 12778

(DMTr) 12773 (DMTr) 12742 (DMTr) 12651 (DMTr) 11316 (DMTr)

8517 (DMTr) 8092 (C4) 7356 (C1) 7257 (C2) 7024 (C3) 6433

(C5) 5505 (OCH3) 2588 (SiC(CH3)3) 1811 SiC(CH3)3) ndash454

(SiCH3) ndash487 (SiCH3)

ESI(ndash) mz 5494 (M-H)-

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose 77

ODMTrO

TBDMSO OH

C32H42O6Si 55076 gmol

5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-3-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-

ribofuranose entstand als Nebenprodukt bei der Darstellung von 5-O-(44acute-

Dimethoxy-triphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-1-desoxy-D-ribofuranose

Ausbeute 11 g (273 )

DC Rf = 064 (CH2Cl2)

1H-NMR [ppm] (250 MHz DMSO-d6)

742 - 682 (m 13H HAr) 453 (d J = 47 Hz 1H 2OH) 417 (q J = 44

Hz 1H 2H) 395 (m 1H 1H) 389 (m 1H 3H) 379 (m 1H 4H) 372

10 Experimenteller Teil 240

(s 6H OCH3) 357 (m 1H 1H) 302 (m 2H 5H) 072 (s 9H

SiC(CH3)3) ndash004 (s 3H SiCH3) ndash015 (s 3H SiCH3)

13C-NMR [ppm] (629 MHz DMSO-d6)

15807 (DMTr) 14494 (DMTr) 13556 (DMTr) 12968 (DMTr) 12776

(DMTr) 12765 (DMTr) 12661 (DMTr) 11382 (DMTr) 8533 (DMTr)

8142 (C4) 7336 (C1) 7213 (C2) 7177 (C3) 6385 (C5) 5499

(OCH3) 2561 (SiC(CH3)3) 1765 SiC(CH3)3) ndash471 (SiCH3) ndash529

(SiCH3)

ESI(ndash) mz 5493 (M-H)-

3-O-(2-Cyanethoxydiisopropylphosphin)-1-desoxy-5-O-(44acute-dimethoxy-

triphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-D-ribofuranose 79

ODMTrO

OTBDMSO

PCNN

C41H59N2O6PSi 73498 gmol

Die Reaktion wurde in einem ausgeheizten Kolben unter Schutzgas durchgefuumlhrt

200 mg (036 mmol) 5-O-(44acute-Dimethoxytriphenylmethyl)-2-O-tert-butyldimethylsilyl-

1-desoxy-D-ribofuranose wurden in 11 ml abs Acetonitril geloumlst und mit 480 l (37

mmol) sym Collidin und 15 l (019 mmol) 1-Methylimidazol versetzt Die

Reaktionsloumlsung wurde mit einem Eisbad auf 0degC abgekuumlhlt und 122 l (054 mmol)

2-Cyanethyl-diisopropylchlorphosphoramidit zugesetzt Die Reaktionsloumlsung wurde

15 Minuten bei 0degC und 35 Minuten bei Raumtemperatur geruumlhrt Anschlieszligend

wurde die Reaktion durch Zugabe von 3 ml gesaumlttigter waumlssriger NaHCO3-Loumlsung

gequencht Es wurde dreimal mit Methylenchlorid extrahiert Die vereinigten

10 Experimenteller Teil 241

organischen Phasen wurden uumlber MgSO4 getrocknet und am Rotationsverdampfer

zur Trockne eingeengt Die Aufreinigung erfolgte durch pDC mit dem Elutionsmittel

MethylenchloridMethanol 991 Das Produkt (ein Gemisch zweier Diastereomere)

wurde als weiszliger Schaum erhalten

Ausbeute 130 mg (478 )

DC Rf = 049 055 (CH2Cl2MeOH 991)

1H-NMR [ppm] (400 MHz CDCl3)

740 ndash 672 (m 34H HAr) 436 430 (q J = 49 Hz J = 53 Hz 2H 2H)

407 (m 2H 1H) 400 (m 4H 3H 4H) 372 371 (s 12H OCH3) 346

(m 6H 1H CH2CN) 328 (m 4H 5H) 253 (m 4H OCH2) 105 (m

12H CH(CH3)2) 085 083 (m 18H SiC(CH3)3) 005 004 002 001

(s 12H SiCH3)

31P-NMR [ppm] (162 MHz CDCl3)

14967 und 14915 (Verhaumlltnis 1 13)

ESI(+) mz 7511 (M+H)+

10 Experimenteller Teil 242

104 Synthesen und Aufreinigung der Oligonukleotides

1041 Eingesetzte Loumlsungen

1041a Hochleistungsfluumlssigkeits-Chromatographie ( HPLC )

Fuumlr RNA-Aufreinigung ( Anionenaustauscher-HPLC )

Puffer A DEPC-Wasser ( pH 80 )

1 ml Diethylpyrocarbonat wurde zu 1000 ml deionisiertem Wasser gegeben und fuumlr

12 Stunden stehen gelassen Die Loumlsung wurde danach mit ges waumlssriger LiOH-

Loumlsung auf pH 80 eingestellt und 60 min bei 121degC autoklaviert

Puffer B 1M LiCl-Loumlsung ( pH 80 )

Es wurden 4239 g LiOH ( 1 mol ) in 1000 ml DEPC-Wasser geloumlst und mit LiOH

oder HCl auf pH 80 eingestellt

1041b UVVIS-Spektroskopie

Phosphatpuffer 100ml des Natriumphosphatpuffers wurden durch Loumlsen von 207 mg

( 0577 mmol ) di-Natriumhydrogenphposphat-Dodecahydrat 66mg ( 0423 mmol )

Natriumhydrogenphosphat und 818 mg ( 140 mmol ) Natriumchlorid in 100 ml

DEPC-Wasser hergestellt Der pH-Wert wurde mit HCl oder NaOH auf pH 70

eingestellt

10 Experimenteller Teil 243

1042 Synthese der Oligonukleotiden

Die RNA-Synthesen wurden im 1micromol Maszligstab an einem Synthesizer der Firma

PerSeptive Biosystems (Modell Expedite 8905) durchgefuumlhrt Die Synthese wird auf

Glaskuumlgelchen mit definierter Porenweite (CPG engl controlled pore glass 500Ǻ

Porengroumlszlige) als fester Phase durchgefuumlhrt Die Standardkupplungszeit von 10 min

fuumlr RNA-Bausteine wurde fuumlr alle modifizierten Nukleotide uumlbernommen Die RNA-

Amiditbausteine wurden in Konzentrationen von 01 M eingesetzt Alle RNA-

Oligonukleotid-Synthesen endeten mit Abspaltung der 5acuteDimethoxytritylgruppe Die

Oligonukleotiden wurden durch Behandlung mit konz AmoniakEthanol 31 (bei

55degC uumlber Nacht) entschuumltzt und vom Traumlger abgespalten Nach Sterilfiltration der

Loumlsung um die Oligonukleotid-Loumlsung vom CPG-Material zu Trennen wurden die

Loumlsungsmittel durch Vakuumzentrifugation in einer SpeedVacR entfernt Zur

Abspaltung der TBDMS-Schutzgruppen wurde der resultierende Feststoff unter

sterilen Bedingungen in Triethylamin-Trihydrofluorid-Loumlsung aufgenommen

(Gasparutto 1992 Westman 1994) Die Suspension wurde 24 Stunden bei

Raumtemperatur stehen gelassen Fuumlr die anschlieszligende Faumlllung des nun

vollstaumlndig entschuumltzten Oligoribonukleotides wurde die Loumlsung mit n-Butanol

versetzt und 30 min bei -80degC gefaumlllt Anschlieszligend wurde bei 12000 rpm fuumlr 30 min

zentrifugiert Nach dieser Zeit wurde der Uumlberstand vorsichtig abdekantiert und das

erhaltene Pellet in 150 microl DEPC-Wasser und 150 microl 1-Methyl-2-pyrrolidinon geloumlst

Die entschuumltzte RNA wurde mittels Anionenaustauscher-HPLC aufgereinigt

105 Aufreinigung und Analytik der Oligonukleotide

1051 Aufreinigung durch Hochdruchfluumlssigkeitschromatographie

Die RNA Oligonukleotide wurden im bdquoTrityl-offldquo-Modus synthetiesirt und mittels

Anionenaustauscher-HPLC aufgereinigt Dazu stand eine HPLC Anlage von JASCO

bestehend aus einer PU-980 Pumpe LG-980-02-Mixer UV-970 Detektor

10 Experimenteller Teil 244

Saumlulenofen und Computer zur Verfuumlgung Als analytische Saumlule wurde eine Dionex

NucleoPacTM PA 100 Saumlule (250x4 mm) mit einer Flussrate von 15 mlmin benutzt

Als praumlparative Saumlule wurde eine Dionex NucleoPacTM PA 100 Saumlule (250x9 mm) mit

einer flussrate von 5 mlmin benutztEs wurden lineare Gradienten (von 0 bis 70

Puffer B in A) verwendet (Puffer A DEPC-Wasser pH 80 Puffer B 1 M LiCl pH 80)

Die Gradienten wurden so gewaumlhlt dass das Oligonukleotid jeweils nach 15-20 min

von der Saumlule eluiert wurde Die UV-Detektion erfolgte bei einer Wallenlaumlnge von 260

nm Nach erfolgter Trennung wurden die Produktfraktionen uumlber Sephadex PD 10

Saumlulen mit G25 Material entsalzt Schlieszliglich wurde die Menge an Oligonukleotid

durch Bestimmung der OD260-Einheiten ermittelt Das Produkt wurde durch MALDI-

Massenspektrometri auf seine Reinheit untersucht

1052 Quantifizierung der Menge an Oligonukleotid

Das Aufgereinigte und entsalzte Oligonukleotid wurde in 10 ml dest Wasser geloumlst

(Wasser mit DEPC behandelt) Es wurden 10 microl entnommen und in einer 10 mm

Quarzkuumlvette mit dest Wasser (Wasser mit DEPC behandelt) auf 1000 microl aufgefuumlllt

Die Extinktion (engl absorbance) oder optische Dichte bei 260 nm wurde gemessen

Der am Geraumlt angezeigte Wert wurde mit dem Verduumlnnungsfaktor (100) multipliziert

Das Ergebnis ist die Ausbeute in OD260-Einheiten Diese laumlsst sich mittels des

molaren Extinktionskoeffizienten in die Konzentration umrechnen

1053 Bestimmung der Extinktionskoeffizienten von Oligonukleotiden

Aus der Summe der bekannten Extinktionskoeffizienten der einzelnen Nukleotide

koumlnnen die molare Extinktionskoeffizienten von Oligonukleotiden abgeschaumltzt

werden Nach Eckstein (Eckstein 1991) gilt naumlherungsweise der folgende

Zusammenhang

10 Experimenteller Teil 245

ε = (88 middot nT + 73 middot nC + 117 middot nG + 154 middot nA) middot 09 [1000 middot cm2 middot mol-1]

n- die Haumlufigkeit der jeweiligen Basen im Oligonukleotid

Eine exaktere Methode zur Bestimmung des molaren Extinktionskoeffizienten

beruumlcksichtigt die Wechselwirkung der Chromophore mit ihren naumlchsten Nachbarn

(Puglisi 1989 Gray 1995) Diese bewirkt dass der Extinktionskoeffizient eines

Dinukleotids nicht der Summe der Einzelnukleotide entspricht Der

Extinktionskoeffizient ergibt sich aus zweimal der Summe aller Oligonukleotide ohne

die beiden endstaumlndigen Nukleotide

(ACGU) = 2 [(AC) + (CG) + (GU) + ] ndash [(C) + (G) + (U) + ]

Baustein RNA Baustein RNA

A 1534 CG 939

C 760 CU 837

G 1216 GA 1292

U 1021 GC 919

AA 1365 GG 1143

AC 1067 GU 1096

AG 1279 UA 1252

AU 1214 UC 890

CA 1067 UG 1040

CC 752 UU 1011

Tabelle 111 Extinktionskoeffizienten fuumlr monomere und dimere Nukleotide bei 260

nm nach Puglisi und Tinoco (1989) sowie Gray et al (1995) Die Werte

gelten fuumlr 25degC pH 70 und eine Ionenstaumlrke von 01

Die Extinktionskoeffizienten der Indol-Nukleoside wurden bestimmt Diese liegen

nahezu beim Wert des C (variieren zwischen 63 bis 653) So wurde in diesen Faumlllen

mit den Werten fuumlr C gerechnet

10 Experimenteller Teil 246

Die Konzentration der Oligonukleotid-Loumlsung folgt aus dem Lambert-Beerschen-

Gesetz

c-die Konzentration in moll

OD260 = ε middot c middot d d- die Schichtdicke der Kuumlvette

OD260-die dimensionslose Extinktion bei 260 nm

106 Aufnahme der UV-Schmelzkurven

Die UV-Schmelzkurven wurden in einem Zweistrahl UV-VIS-Spektralphotometer

Cary 1 der Firma Varian mit Peltier-gesteuertem thermostatisierbarem

Kuumlvettenhalter gemessen Als Puffer diente ein Phosphat-Puffer der

Zusammensetzung 140 mM Natriumchlorid 10 mM Dinatriumhydrogenphosphat und

10 mM Natriumdihydrogenphosphat Die angesetzten Loumlsungen wurden durch

Zugabe der entsprechenden Menge an Salzsaumlure auf den pH-Wert 70 eingestellt

Das verwendete Wasser war mit Diethylpyrocarbonat (DEPC) vorbehandelt Zur

Messung wurde eine Referenzkuumlvette der Schichtdicke 1 cm mit 1 ml des Puffers

gefuumlllt und in den Referenzstrahl gestellt Die Probenkuumlvette gleicher Schichtdicke

wurde mit dem gleichen Puffer befuumlllt und nach Einbringen in den Strahlengang

wurde ein Nullabgleich bei 350 nm durchgefuumlhrt Nun wurde eine Konzentration von

je 2 microM der beiden Straumlnge die den Duplex bilden in die Probenkuumlvette pipettiert

Die notwendigen Konzentrationen wurden nach dem Lambert-Beerschen-Gesetz in

OD260-Einheiten umgerechnet Dazu wurde fuumlr den berechneten

Extinktionskoeffizient des Einzelstranges fuumlr c die gewuumlnschte Konzentration von 2

microM und fuumlr die Schichtdicke d 1 cm eingesetzt Die Oligonukleotide lagen als

Stammloumlsungen in einem bekannten Volumen destilliertem Wasser vor

Vor Beginn der Messung wurden die Kuumlvetten mit Teflon-Deckeln fest verschlossen

um ein Verdampfen des Loumlsungsmittels waumlhrend der Messung zu verhindern Die

Messung begann mit einer Denaturierung Dazu wurden die Kuumlvetten fuumlr 10 min auf

80degC erhitzt und anschlieszligend mit 5degCmin renaturiert (Programm bdquodenatadlldquo) Es

wurde auf die Starttemperatur (0degC bzw 5degC) abgekuumlhlt und die Temperatur fuumlr 10

Minuten gehalten Die nun folgende Aufnahme der Schmelzkurve bei 260 und 274

nm (Nullabgleich bei 350 nm) wurde mit einer Heizrate von 05degCmin durchgefuumlhrt

10 Experimenteller Teil 247

Alle 30 Sekunden wurde ein Datenpunkt registriert (Programm bdquodna2hblkadlldquo) Als

Temperatur wurde die Temperatur des Probenblocks des Spektrometers angegeben

Dies ist ausreichend exakt (Varian 1998) Nach beendeter Messung wurden die

Daten automatisch aufgezeichnet und die Probe auf 20degC abgekuumlhlt Alle

Messungen wurden mindestens als Doppelbestimmungen durchgefuumlhrt Durch die

Messung bei zwei verschiedenen Wellenlaumlngen standen so zumindest vier

Meszligreihen je Duplex zur Verfuumlgung Die Auswertung der Kurven bezuumlglich Tm und

thermodynamischer Daten ergab keine signifikanten Unterschiede als Funktion der

Wellenlaumlnge (260 oder 274 nm) Der Tm wurde sowohl aus α = f(T) Kurven als auch

aus der gefitteten Kurve ermittelt Die Uumlbereinstimmung war gut Fuumlr alle Messungen

unterhalb 20degC wurde die Kuumlvettenkammer mit Stickstoff gespuumllt um Kondensation

der Luftfeuchtigkeit auf den Kuumlvettenoberflaumlchen zu vermeiden

Zur besseren Vergleichbarkeit der Abbildungen der gemessenen Schmelzkurven

wurden die Extinktionswerte normiert Dies geschieht mit Hilfe der folgenden

Rechenvorschrift

ODnormiert = (OD(T) ndash ODA) (ODE ndash ODA)

Dabei sind ODA der Anfangs- und ODE der Endwert der Extinktion

107 CD-Spektroskopie der Oligonukleotide

Die CD-Spektren wurden mit einem JASCO J-710 Spektropolarimeter aufgenommen

das mit einem thermostatisierten (Neslab RTE-100) Kuumlvettenhalter ausgeruumlstet war

Dazu wurden die gleichen Proben die zuvor in der UV-Spektroskopie untersucht

worden waren eingesetzt Als Auswerte-Software stand das Programm Standard

Analysis Version 133 (1995) von JASCO zur Verfuumlgung Zur Messung der

wellenlaumlngenabhaumlngigen Spektren wurden jeweils fuumlnf Spektren im Bereich von 350

nm bis 200 nm akkumuliert Folgende Geraumlteeinstellungen wurden verwendet

resolution 02 nm scan speed 50 nmmin response 1 sec und band width 10 nm

Von den so aufgenommenen Spektren wurde immer das bei gleicher Temperatur

registrierte Spektrum des Puffers subtrahiert Anschlieszligend wurden die erhaltenen

Kurven per Software geglaumlttet (Befehl noise reduction)

10 Experimenteller Teil 248

108 Bestimmung der Verteilungskoeffizienten

Zur Bestimmung der Verteilungskoeffizienten wurden die Nukleoside in Wasser

geloumlst so daszlig eine Extinktion der Loumlsungen zwischen 08 und 12 erreicht wurde

Von diesen Loumlsungen wurden jeweils 2 ml mit dem gleichen Volumen 1-Octanol

versetzt und fuumlr 10 min intensiv durchmischt Anschlieszligend wurden die Proben fuumlr

10 min bei 10 000 rpm zentrifugiert und die zwei Phasen getrennt Es wurden die

Extinktionen der waumlszligrigen und der Octanol Phasen am UV-Spektrometer gemessen

Die Verteilungskoeffizienten log P wurden nach folgende Gleichung berechnet

log P = E Octanol E Wasser

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Živković A ldquoRNA Recognition by Fluoro Aromatic Substited Nucleic Acid

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12 Anhang 259

12 Anhang

Teil A Kristallstrukturen

A1 Fluorierte Indolribonukleoside

A2 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Teil B Ausgewaumlhlte Spektren

Teil C Abkuumlrzungverzeichnis

12 Anhang 260

Teil A Kristallstrukturen

A1 Fluorierte Indolribonukleoside

Alle erhaltene Datei befinden sich unter

httpcisti-incistnrc-cnrcgccairmunpub_eshtml CCDC numbers 631201 631202

631203 631204 und 631205

A2 1acute-Desoxy-1acute-(7-N-purin)-szlig-D-ribofuranose

Krystalldata 7NP DISCUSSION OF THE STRUCTURE

===========================

The structure contains two independent molecules The conformations of both

molecules are very similarThe five-membered furanose ring approximately

has a C2-endo envelope conformation for both molecules The purine groups

are essentially planar (mean deviation from plane0008 and 0009 A

respectively They adopt an anti orientation about the glycosyl bond with

torsion angles O4-C1-N1-C10 = -59(1) and C2-C1-N1-C10 =1756(8) for

molecule 1 and O8-C11-N5-C20 = -612(9) and C12-C11-N5-C20 =-1799(8) deg

for molecule 2 The orientation about the exocyclic C4-C5 bond

+sc(gauchegauche) for both molecules The molecules are connected by

intermolecular O-HO and O-HN hydrogen bonds to a three-dimensional

network The crystal packing also shows two intermolecular C-HN contacts

with HN distances of 238 and 240 A and four intermolecular C-HO

interactions with HO distances between 244 and 259 A The purine

groups stack along the a-direction The distance between the purine planes

is about 340 A

Tabelle 1 hydrogen bonds

--------------

O - H A O-H HA OA O-H-A symmetry

[A] [A] [A] [deg]

O2 - H2B O5 084 209 2874(8) 156 x+1 y z

O3 - H3B O4 084 196 2788(7) 169 2-x y-12 12-z

O5 - H5C N6 084 199 2748(8) 149 x y z

O6 - H6B O9 084 202 2815(7) 158 x-1 y z

O7 - H7A N3 084 218 3005(8) 166 x-12 32-y 1-z

O9 - H9B N2 084 200 2801(8) 160 x y z

12 Anhang 261

Empirical formula C10 H12 N4 O4

Formula weight 25224

Temperature 161(2) K

Wavelength 071073 A

Crystal system space group Orthorhombic P 212121

Unit cell dimensions a = 69512(14) A alpha = 90 deg

b = 7767(3) A beta = 90 deg

c = 38036(7) A gamma = 90 deg

Volume 20535(9) A^3

Z Calculated density 8 1632 Mgm^3a

Absorption coefficient 0129 mm^-1

F(000) 1056

Crystal size 055 x 015 x 008 mm

Theta range for data collection 107 to 2499 deg

Limiting indices -8lt=hlt=8 -9lt=klt=9 -44lt=llt=44

Reflections collected unique 16633 2134 [R(int) = 01451]

Completeness to theta = 2499 999

Absorption correction None

Refinement method Full-matrix least-squares on F^2

Data restraints parameters 2134 0 331

Goodness-of-fit on F^2 1272

Final R indices [Igt2sigma(I)] R1 = 00900 wR2 = 01553

R indices (all data) R1 = 01158 wR2 = 01667

Largest diff peak and hole 0411 and -0366 eA^-3

Table 2 Atomic coordinates ( x 10^5) and equivalent isotropic

displacement parameters (A^2 x 10^4) for jelena10

U(eq) is defined as one third of the trace of the orthogonalized

Uij tensor

________________________________________________________________

x y z U(eq)

________________________________________________________________

O(5) 47530(80) 42810(70) 28698(13) 187(13)

O(3) 105240(70) 49570(70) 24299(14) 180(13)

N(3) 79590(100) 94920(90) 41793(16) 200(16)

O(2) 109200(80) 35570(70) 31114(13) 176(13)

O(4) 77510(80) 70670(60) 28694(12) 144(12)

12 Anhang 262

N(1) 88390(100) 67970(80) 34539(17) 169(15)

N(2) 82340(100) 64770(90) 40315(16) 191(16)

C(6) 85780(110) 56820(110) 37250(20) 204(19)

C(2) 92260(110) 44140(100) 30060(19) 143(17)

N(4) 84050(100) 114130(80) 36907(17) 179(16)

C(10) 86340(110) 84430(100) 35971(19) 139(18)

C(9) 87170(110) 100940(100) 34660(20) 190(19)

C(4) 73440(120) 58900(100) 25779(19) 188(19)

C(3) 87920(110) 44570(100) 26142(19) 129(17)

C(8) 80270(120) 110400(110) 40250(20) 198(19)

C(5) 52530(110) 53490(100) 25840(20) 157(18)

C(7) 82350(110) 81860(100) 39520(19) 132(17)

C(1) 92500(120) 63670(100) 30850(18) 170(18)

O(6) 12100(80) 32560(70) 44373(13) 180(13)

O(8) 44200(80) 68180(70) 46209(13) 196(13)

O(9) 74450(70) 43170(70) 46032(12) 153(12)

O(7) 15760(70) 48140(80) 50857(13) 207(13)

N(5) 32400(90) 63910(80) 40533(15) 122(14)

N(7) 38740(100) 90160(90) 33115(17) 214(16)

N(6) 38620(100) 59850(90) 34817(16) 194(16)

C(19) 31840(120) 97000(110) 40220(20) 211(19)

N(8) 33690(100) 109810(90) 37921(17) 235(17)

C(16) 35620(110) 52730(100) 37900(20) 184(19)

C(12) 28870(120) 41560(100) 45267(19) 154(17)

C(17) 36940(110) 77340(100) 35476(19) 117(17)

C(20) 33210(120) 80380(110) 39023(19) 168(19)

C(15) 69160(120) 52090(110) 49210(20) 198(19)

C(14) 48160(120) 57490(90) 49275(19) 142(17)

C(11) 29010(110) 60490(90) 44321(18) 126(17)

C(18) 36830(120) 105450(110) 34540(20) 240(20)

C(13) 33310(110) 43200(100) 49226(19) 155(17)

________________________________________________________________

Table 3 Bond lengths [A] and angles [deg] for jelena10

_____________________________________________________________

O(5)-C(5) 1412(9)

O(3)-C(3) 1446(9)

N(3)-C(8) 1339(11)

N(3)-C(7) 1347(10)

O(2)-C(2) 1411(9)

O(4)-C(1) 1433(9)

O(4)-C(4) 1465(9)

N(1)-C(6) 1360(10)

N(1)-C(10) 1397(10)

N(1)-C(1) 1470(9)

N(2)-C(6) 1340(10)

N(2)-C(7) 1362(11)

C(2)-C(3) 1521(10)

C(2)-C(1) 1547(11)

N(4)-C(8) 1329(10)

N(4)-C(9) 1352(10)

C(10)-C(9) 1377(11)

C(10)-C(7) 1393(10)

C(4)-C(3) 1507(11)

C(4)-C(5) 1513(11)

O(6)-C(12) 1401(10)

O(8)-C(11) 1410(9)

O(8)-C(14) 1458(9)

O(9)-C(15) 1440(9)

O(7)-C(13) 1421(9)

N(5)-C(16) 1343(10)

N(5)-C(20) 1403(10)

N(5)-C(11) 1484(9)

12 Anhang 263

N(7)-C(18) 1311(11)

N(7)-C(17) 1347(10)

N(6)-C(16) 1315(10)

N(6)-C(17) 1386(10)

C(19)-N(8) 1330(11)

C(19)-C(20) 1371(12)

N(8)-C(18) 1348(11)

C(12)-C(11) 1513(11)

C(12)-C(13) 1542(10)

C(17)-C(20) 1394(10)

C(15)-C(14) 1518(11)

C(14)-C(13) 1516(11)

C(8)-N(3)-C(7) 1129(6)

C(1)-O(4)-C(4) 1097(5)

C(6)-N(1)-C(10) 1059(6)

C(6)-N(1)-C(1) 1273(7)

C(10)-N(1)-C(1) 1269(6)

C(6)-N(2)-C(7) 1048(6)

N(2)-C(6)-N(1) 1130(8)

O(2)-C(2)-C(3) 1170(6)

O(2)-C(2)-C(1) 1135(7)

C(3)-C(2)-C(1) 998(6)

C(8)-N(4)-C(9) 1181(7)

C(9)-C(10)-C(7) 1195(7)

C(9)-C(10)-N(1) 1350(7)

C(7)-C(10)-N(1) 1055(7)

N(4)-C(9)-C(10) 1180(7)

O(4)-C(4)-C(3) 1052(6)

O(4)-C(4)-C(5) 1104(6)

C(3)-C(4)-C(5) 1158(6)

O(3)-C(3)-C(4) 1083(6)

O(3)-C(3)-C(2) 1084(6)

C(4)-C(3)-C(2) 1038(6)

N(4)-C(8)-N(3) 1285(7)

O(5)-C(5)-C(4) 1142(6)

N(3)-C(7)-N(2) 1263(7)

N(3)-C(7)-C(10) 1229(7)

N(2)-C(7)-C(10) 1108(7)

O(4)-C(1)-N(1) 1086(6)

O(4)-C(1)-C(2) 1047(6)

N(1)-C(1)-C(2) 1140(6)

C(11)-O(8)-C(14) 1079(6)

C(16)-N(5)-C(20) 1061(6)

C(16)-N(5)-C(11) 1293(6)

C(20)-N(5)-C(11) 1245(6)

C(18)-N(7)-C(17) 1126(7)

C(16)-N(6)-C(17) 1037(6)

N(8)-C(19)-C(20) 1186(7)

C(19)-N(8)-C(18) 1171(7)

N(6)-C(16)-N(5) 1148(7)

O(6)-C(12)-C(11) 1156(7)

O(6)-C(12)-C(13) 1164(6)

C(11)-C(12)-C(13) 987(6)

N(7)-C(17)-N(6) 1266(7)

N(7)-C(17)-C(20) 1225(7)

N(6)-C(17)-C(20) 1109(7)

C(19)-C(20)-C(17) 1196(7)

C(19)-C(20)-N(5) 1360(7)

C(17)-C(20)-N(5) 1044(7)

O(9)-C(15)-C(14) 1131(6)

O(8)-C(14)-C(13) 1062(6)

O(8)-C(14)-C(15) 1090(6)

12 Anhang 264

C(13)-C(14)-C(15) 1169(6)

O(8)-C(11)-N(5) 1075(6)

O(8)-C(11)-C(12) 1072(6)

N(5)-C(11)-C(12) 1139(6)

N(7)-C(18)-N(8) 1296(8)

O(7)-C(13)-C(14) 1125(6)

O(7)-C(13)-C(12) 1061(6)

C(14)-C(13)-C(12) 1020(6)

_____________________________________________________________

Symmetry transformations used to generate equivalent atoms

Table 4 Anisotropic displacement parameters (A^2 x 10^4) for jelena10

The anisotropic displacement factor exponent takes the form

-2 pi^2 [ h^2 a^2 U11 + + 2 h k a b U12 ]

_______________________________________________________________________

U11 U22 U33 U23 U13 U12

_______________________________________________________________________

O(5) 180(30) 230(30) 150(30) 0(20) 10(20) 0(30)

O(3) 170(30) 190(30) 180(30) -20(30) 70(20) 20(30)

N(3) 170(40) 230(40) 210(40) 0(30) 0(30) -10(30)

O(2) 120(30) 210(30) 200(30) 70(20) -30(20) 80(30)

O(4) 200(30) 140(30) 90(30) 0(20) 20(20) 20(30)

N(1) 210(40) 70(30) 220(30) 10(30) 70(30) -20(30)

N(2) 280(40) 210(40) 90(30) -20(30) 10(30) -20(30)

C(6) 90(40) 220(40) 300(50) 80(40) 20(40) 0(40)

C(2) 40(40) 200(40) 190(40) 0(30) 40(30) -20(40)

N(4) 210(40) 110(30) 220(40) -30(30) 20(30) 50(30)

C(10) 50(40) 200(40) 160(40) 10(30) 20(30) 120(40)

C(9) 180(40) 230(50) 160(40) 10(40) 120(40) 70(40)

C(4) 330(50) 180(40) 60(40) 0(30) 30(40) -40(40)

C(3) 130(40) 90(40) 170(40) -30(30) 80(30) -40(30)

C(8) 170(50) 220(50) 200(40) -170(40) 70(40) -70(40)

C(5) 200(40) 60(40) 210(40) -50(30) 60(40) 30(40)

C(7) 60(40) 140(40) 200(40) -40(30) -50(30) -80(40)

C(1) 230(50) 260(40) 20(30) -50(30) 50(30) 20(40)

O(6) 170(30) 180(30) 200(30) -60(20) 60(20) -60(30)

O(8) 250(30) 190(30) 150(30) -50(20) -40(20) -20(30)

O(9) 150(30) 210(30) 100(30) 30(20) 10(20) 0(30)

O(7) 120(30) 340(30) 160(30) -10(30) 30(20) 30(30)

N(5) 150(40) 50(30) 170(30) 10(30) 0(30) 40(30)

N(7) 160(40) 280(40) 200(30) 10(30) 50(30) 40(30)

N(6) 240(40) 230(40) 110(30) 10(30) 20(30) -120(30)

C(19) 230(50) 290(50) 110(40) -80(40) -40(40) -30(40)

N(8) 290(40) 220(40) 200(40) 20(30) 10(30) -20(40)

C(16) 160(40) 110(40) 280(40) -20(40) 0(40) -40(40)

C(12) 150(40) 170(40) 150(40) -10(30) 50(30) 50(40)

C(17) 90(40) 170(40) 100(40) 0(30) 20(30) 60(30)

C(20) 170(50) 240(50) 100(40) 50(30) -40(30) 0(40)

C(15) 190(40) 210(40) 190(40) 40(40) 10(40) -130(40)

C(14) 280(50) 70(40) 70(40) -20(30) -30(30) 100(40)

C(11) 170(40) 120(40) 90(40) -90(30) 40(30) 70(40)

C(18) 250(50) 220(50) 250(50) 90(40) -20(40) 40(40)

C(13) 130(40) 160(40) 170(40) 120(30) -60(30) 60(40)

___________________________________________________________________ Table 5 Hydrogen coordinates ( x 10^4) and isotropic

displacement parameters (A^2 x 10^3) for jelena10

12 Anhang 265

________________________________________________________________

x y z U(eq)

________________________________________________________________

H(5C) 4943 4813 3059 22

H(3B) 11121 4071 2365 27

H(2B) 11851 3911 2991 26

H(6A) 8635 4466 3700 24

H(2A) 8107 3883 3131 17

H(9A) 8984 10300 3225 23

H(4A) 7599 6509 2352 23

H(3A) 8274 3333 2528 15

H(8A) 7773 11997 4173 24

H(5A) 4441 6395 2591 19

H(5B) 4959 4732 2362 19

H(1A) 10517 6868 3014 20

H(6B) 249 3771 4520 27

H(9B) 7381 4999 4432 18

H(7A) 1792 5115 5294 31

H(19A) 2962 9931 4264 25

H(16A) 3573 4062 3825 22

H(12A) 4006 3588 4409 19

H(15A) 7732 6246 4945 24

H(15B) 7174 4452 5125 24

H(14A) 4599 6461 5143 17

H(11A) 1655 6584 4505 15

H(18A) 3780 11485 3295 29

H(13A) 3849 3223 5023 19

________________________________________________________________ Table 6 Torsion angles [deg] for jelena10

________________________________________________________________

C(7)-N(2)-C(6)-N(1) 12(9)

C(10)-N(1)-C(6)-N(2) -04(9)

C(1)-N(1)-C(6)-N(2) 1797(7)

C(6)-N(1)-C(10)-C(9) -1796(10)

C(1)-N(1)-C(10)-C(9) 03(15)

C(6)-N(1)-C(10)-C(7) -06(8)

C(1)-N(1)-C(10)-C(7) 1793(7)

C(8)-N(4)-C(9)-C(10) -03(12)

C(7)-C(10)-C(9)-N(4) 01(12)

N(1)-C(10)-C(9)-N(4) 1789(9)

C(1)-O(4)-C(4)-C(3) -36(7)

C(1)-O(4)-C(4)-C(5) 1220(7)

O(4)-C(4)-C(3)-O(3) -873(7)

C(5)-C(4)-C(3)-O(3) 1506(6)

O(4)-C(4)-C(3)-C(2) 278(7)

C(5)-C(4)-C(3)-C(2) -944(7)

O(2)-C(2)-C(3)-O(3) -472(8)

C(1)-C(2)-C(3)-O(3) 756(7)

O(2)-C(2)-C(3)-C(4) -1622(6)

C(1)-C(2)-C(3)-C(4) -393(8)

C(9)-N(4)-C(8)-N(3) 21(13)

C(7)-N(3)-C(8)-N(4) -31(12)

O(4)-C(4)-C(5)-O(5) -686(8)

C(3)-C(4)-C(5)-O(5) 508(9)

C(8)-N(3)-C(7)-N(2) -1796(8)

C(8)-N(3)-C(7)-C(10) 27(11)

12 Anhang 266

C(6)-N(2)-C(7)-N(3) -1796(7)

C(6)-N(2)-C(7)-C(10) -16(9)

C(9)-C(10)-C(7)-N(3) -14(12)

N(1)-C(10)-C(7)-N(3) 1795(7)

C(9)-C(10)-C(7)-N(2) -1794(7)

N(1)-C(10)-C(7)-N(2) 14(9)

C(4)-O(4)-C(1)-N(1) -1437(6)

C(4)-O(4)-C(1)-C(2) -216(8)

C(6)-N(1)-C(1)-O(4) 1208(8)

C(10)-N(1)-C(1)-O(4) -591(10)

C(6)-N(1)-C(1)-C(2) 46(12)

C(10)-N(1)-C(1)-C(2) -1753(7)

O(2)-C(2)-C(1)-O(4) 1628(5)

C(3)-C(2)-C(1)-O(4) 375(7)

O(2)-C(2)-C(1)-N(1) -788(9)

C(3)-C(2)-C(1)-N(1) 1559(6)

C(20)-C(19)-N(8)-C(18) 00(12)

C(17)-N(6)-C(16)-N(5) -09(9)

C(20)-N(5)-C(16)-N(6) 04(9)

C(11)-N(5)-C(16)-N(6) -1783(7)

C(18)-N(7)-C(17)-N(6) -1785(8)

C(18)-N(7)-C(17)-C(20) 07(11)

C(16)-N(6)-C(17)-N(7) -1797(8)

C(16)-N(6)-C(17)-C(20) 10(9)

N(8)-C(19)-C(20)-C(17) 15(13)

N(8)-C(19)-C(20)-N(5) 1790(9)

N(7)-C(17)-C(20)-C(19) -19(13)

N(6)-C(17)-C(20)-C(19) 1774(8)

N(7)-C(17)-C(20)-N(5) 1799(7)

N(6)-C(17)-C(20)-N(5) -08(9)

C(16)-N(5)-C(20)-C(19) -1775(10)

C(11)-N(5)-C(20)-C(19) 13(15)

C(16)-N(5)-C(20)-C(17) 02(8)

C(11)-N(5)-C(20)-C(17) 1790(7)

C(11)-O(8)-C(14)-C(13) -34(7)

C(11)-O(8)-C(14)-C(15) 1233(6)

O(9)-C(15)-C(14)-O(8) -568(8)

O(9)-C(15)-C(14)-C(13) 635(9)

C(14)-O(8)-C(11)-N(5) -1464(6)

C(14)-O(8)-C(11)-C(12) -236(7)

C(16)-N(5)-C(11)-O(8) 1172(8)

C(20)-N(5)-C(11)-O(8) -612(9)

C(16)-N(5)-C(11)-C(12) -13(12)

C(20)-N(5)-C(11)-C(12) -1798(7)

O(6)-C(12)-C(11)-O(8) 1646(6)

C(13)-C(12)-C(11)-O(8) 397(7)

O(6)-C(12)-C(11)-N(5) -767(9)

C(13)-C(12)-C(11)-N(5) 1584(6)

C(17)-N(7)-C(18)-N(8) 10(13)

C(19)-N(8)-C(18)-N(7) -14(14)

O(8)-C(14)-C(13)-O(7) -853(7)

C(15)-C(14)-C(13)-O(7) 1530(6)

O(8)-C(14)-C(13)-C(12) 279(7)

C(15)-C(14)-C(13)-C(12) -938(7)

O(6)-C(12)-C(13)-O(7) -462(8)

C(11)-C(12)-C(13)-O(7) 782(7)

O(6)-C(12)-C(13)-C(14) -1640(6)

C(11)-C(12)-C(13)-C(14) -397(7)

________________________________________________________________

Symmetry transformations used to generate equivalent atoms

12 Anhang 267

12 Anhang 268

Teil B Ausgewaumlhlte Spektren

B1 1H-NMR Spektrum von 3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

B2 1H-NMR Spektrum von 3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

B3 1H-NMR Spektrum von6-Chloro-9-deaza-purin 32

B4 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 38

B5 1HMBC-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose

48

B6 1H-NMR Spektrum von 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

B7 COSY-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

49

B8 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-

difluorindol 38

12 Anhang 269

B1 1H-NMR Spektrum von 3-Amino-2-ethoxycarbonylpyrrol 30

0011

2233

4455

6677

8899

10

10

11

11

H NE

tOO

C

H2N

3-A

min

o-2

-eth

ox

yp

yrr

ole

12

3

4

5

1N

H5

H4

HN

H2

CH

2

H2O

DM

SO

CH

3

12 Anhang 270

B2 1H-NMR Spektrum von 3H5H-Pyrrolo[23-d]pyrimidin-4-on 31

1122

3344

5566

7788

991

01

01

11

11

21

2

NH

N

H NO

35

-Dih

ydro

-pyrr

olo

[32

-d]p

yrim

idin

-4-o

ne

1

2 34

567

8

9

DM

SO

9N

H3

NH

2H

8H

7H

H2O

12 Anhang 271

B3 1H-NMR Spektrum von6-Chloro-9-deaza-purin 32

-2-200

2244

6688

10

10

12

12

14

14

16

16

N

N

N H

Cl

12 Anhang 272

B4 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-7-

fluorindol 38

15

15

20

20

25

25

30

30

35

35

40

40

45

45

50

50

55

55

60

60

65

65

70

70

75

75

80

80

OO

O

O

O

H3C

O

H3C

O

F

N

12 Anhang 273

B5 1HMBC-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-( 7-N-purin )-szlig-D-ribofuranose

48

12 Anhang 274

B6 1H-NMR Spektrum von 46-Difluorindol-2-carbonsaumlure 109

12 Anhang 275

B7 COSY-NMR Spektrum von 1acute-Desoxy-1acute-(4-fluorindolyl)-β-D-ribofuranose

49

12 Anhang 276

B8 1H-NMR Spektrum von 1-(2acute-desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-46-

difluorindol 38

12 Anhang 277

Teil C Abkuumlrzungsverzeichnis

A

a Akzeptor

Bruchteil der Oligonukleotide im geordneten Zustand

Aring Aringngstroumlm

Abk Abkuumlrzung

abs absolut

Ac Acetyl

ar aromatisch

aw Wasseraktivitaumlt

B

bo Ordinatenschnittpunkt der oberen Basislinie von Oligonucleotid

Schmelzkurven

bu Ordinatenschnittpunkt der unteren Basislinie von Oligonucleotid

Schmelzkurven

Bn Benzyl

br breit

BSA Bis-(trimethylilyl)-acetamid

Bu Butyl

Bz Benzoyl

C

C Celsius

C Cytosin Cytidin

c Konzentration

ca circa

CD Circular Dichroismus

COSY korrelierte Spektroskopie (engl correlated spectroscopy)

CPG controlled pore glass (engl)

CSD Cambridge Structural Database

ct totale Strangkonzentration

12 Anhang 278

D

Chemische Verschiebung

d Dichte

d Dublett

d Schichtdicke

d Netzebenenabstand

d Donor

D Dimensional

DC Duumlnnschichtchromatographie

dd Dublett von Dublett

ddA Didesoxyadenosin

DEPC Diethylpyrocarbonat

G0 Freie Standardreaktionsenthalpie

H0 Standardreaktionsenthalpie

DIPEA Diisopropylethylamin

DMF NN-Dimethylformamid

DMSO Dimethylsulfoxid

DMSO-d6 Dimethylsulfoxid sechsfach deuteriert

DMTr Dimethoxytriphenylmethyl Dimethoxytrityl

DNA Desoxyribonukleinsaumlure

S0 Reaktionsentropie

dt Dublett von Triplett

Du Duplex

E

ε Extinktion (engl absorbance)

E envelope

El Elementar

engl englisch

eq Equivalente

ESI(-) Elektrospray-Ionisation im negativen Modus

ESI(+) Elektrospray-Ionisation im positiven Modus

Et Ethyl

12 Anhang 279

F

f Funktion

2FA 2-Fluoradenosin

FC Flash-Chromatographie

FT Fourier Transformation

G

G Guanin Guanosin

Γ Hydratation

g gasfoumlrmig

g Gramm

ges gesaumlttigt(e)

H

h Stunde(n)

HIV Human immunodefiency virus

HPLC Hochleistungsfluumlssigkeitschromatographie (engl high performance

liquid chromatography)

Hz Hertz

I

iPr Isopropyl

IR Infrarot

J

J Kupplungkonstante in der NMR-Spectroscopie

K

K Gleichgewichtskonstante

K Kelvin

Kap Kapitel

katal katalytisch

kcal Kilokalorien

12 Anhang 280

KDiss Dissoziationskonstante

konz konzentriert

krist kristallin

L

Wellenlaumlnge

max Wellenlaumlnge des Absorptionsmaximums

LDA Lithiumdiisopropylamin

log P Verteilungskoeffizient

Lsg Loumlsung

M

M molar

m Masse

m Multiplett

mo Steigung der oberen Basislinie von Oligonukleotid Schmelzkurven

mu Steigung der unteren Basislinie von Oligonukleotid Schmelzkurven

MALDI Matrix unterstuumltzte Laser DesorptionIonisation (engl matrix assisted

laser desorptionionization)

max maximal

Me Methyl

mg Milligramm

mGrad Milligrad

MHz Megahertz

min Minute(n)

ml Milliliter

microM Mikrometer

mm Millimeter

mM millimolar

mmol Millimol

MMTr Monomethoxytriphenylmethyl Monomethoxytrityl

mRNA Boten-Ribonukleinsaumlure

MS Massenspektrometrie

microV Mikrovolt

12 Anhang 281

N

nm Nanometer

NMR Kernmagnetische Resonanz (engl Nuclear Magnetic Resonance)

NPE Nitrophenylethyl

Nr Nummer

O

o ortho

OD260 Optische Dichte bei 260 nm Extinktion bei 260 nm

ODo Optische Dichte (Extinktion) der oberen Basislinie von Oligonukleotid

Schmelzkurven

ODu Optische Dichte (Extinktion) der unteren Basislinie von Oligonukleotid

Schmelzkurven

ODN Oligodesoxynukleotid

P

t Pseudotriplett

p para

pa pro analysi

pDC praumlparative Duumlnnschichtchromatographie

pm picometer

ppm parts per million

Q

q Quartett

R

R universelle Gaskonstante

r Radius

r ribo

r2 Guumltefaktor der linearen Regression

Rf Retentionsfaktor

RNA Ribonukleinsaumlure

12 Anhang 282

ROE Rotating Frame Nuclear Overhauser Effect

ROESY Rotating Frame Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy (engl)

RP Umkehrphase (engl reversed phase)

rRNA ribosomale Ribonucleinsaumlure

RT Raumtemperatur

S

s Singulett

s Sekunde(n)

S Strang

Sdp Siedepunkt

T

Elliptizitaumlt

[] spezifische Elliptizitaumlt

[M] molare Elliptizitaumlt

T Thymin Thymidin

T Temperatur

t Triplett

TBDMS tert Butyldimethylsilyl

TBAF Tetrabutylammoniumfluorid

TEA Triethylamin

techn technisch

tert tertiaumlr

Tf Trifluormethylsulfonat Triflat

THF Tetrahydrofuran

Tm Schmelztemperatur (engl melting temperature)

TMS Trimethylsilyl

TMSTf Trimethylsilyltrifluormethansulfonat Trimethylsilyltriflat

Tr Triphenylmethyl Trityl

tRNA transfer Ribonucleinsaumlure

12 Anhang 283

U

U Uracil Uridin

UV Ultraviolett

V

V Volumen

VIS sichtbar (engl visible)

W

waumlszligr waumlszligrig

Z

z Ladung

Publikationen und Poster

a Publikationen

[1] Božilović J Nikolaus N Engels JW ldquoMicrowave-assisted Vorbruumlggen

Ribosylation reactionrdquo Nucleosides Nucleotides amp Nucleic Acids 2007 26 889-892

[2] Božilović J Engels JW ldquoSynthesis of Fluorinated Indoles as RNA Analoguesrdquo

Nucleosides Nucleotides amp Nucleic Acids 2007 26 869-871

[3] Božilović J Bats J W and Engels J W ldquoSynthesis and Structure of

Fluoroindole Nucleosidesrdquo Can J Chem 2007 85 (4) 283-292

[4] Božilović J Bats J W Engels J W bdquoSynthesis and Crystal Structures of

Fluorinated Indoles as RNA Analoguesrdquo Collection Symposium Series 2005 7 385-

386

[5] J Božilović J W Bats A N Koller H Gohlke ldquoFluorinated Indoles 7-N- and 9-

Deaza-Purine as RNA Base Analoguesrdquo in preparation

b Poster

[1] Božilović J Koller A Gohlke H Engels J W bdquoSynthesis and Proporties of

Fluoroindoles and 7-N-purine as RNA Substitutesldquo International Symposium ldquoRNA-

Ligand-Interactionsrdquo 27-29092007 Frankfurt am Main

[2] Božilović J Bats J W Koller A Gohlke H Engels J W bdquoSynthesis and

Proporties of Fluoroindoles and 7-N-purine as RNA Substitutesldquo 2nd Sciences

European Conference on Chemisry for life 04-082007 Wroclaw Poland

[3] Božilović J Koller A Gohlke H Engels J W ldquoThe Influence of

Fluoroindoles Fluorobenzimidazoles and 7-N-Purine on Base Pairing in RNA

Oligonucleotidesrdquo International Roundtable on Nucleosides Nucleotides and Nucleic

Acids 03-072006 Bern Schwitzerland

[4] Božilović J Bats J W Engels ldquoFluorinated Indoles as Novel RNA Analoguesldquo

First European Conference on Chemisry for life Sciences 04-082005 Rimini Italy

[5] Božilović J Bats J W Engels ldquoSynthesis and Crystal Structures of Fluorinated

Indoles as RNA Analoguesrdquo XIII Symposium on the Chemistry of Nucleic Acid

Components 03-08092005 Spindleruv Mlŷn Tschechische Republik

Curriculum vitae

Jelena Božilović

20 Juli 1972 in Niš Serbien

Schule

1979 ndash 1987 Grundschule in Grdelica Serbien

1987 ndash 1991 Medizinische Schule Abteil Pharmazie in Leskovac

12061991 Abitur

Studium

1993-1998 Chemiestudium Universitaumlt in Niš

10111998 Diplom Note 10 (ausgezeichnet)

Thema der Diplomarbeit bdquoIntermolekulare Umlagerungen

in Bicyklische Kohlenhydrateldquo

Arbeitserfahrung

01121998-31102003 Taumltigkeit in der Apotheke als PTA

Seit Jan2004 Anfertigung der Dissertation am Institut fuumlr Organische

Chemie der Johann Wolfgang Goethe-Universitaumlt

Frankfurt am Main in der Arbeitsgruppe von Prof Dr JW

Engels

Eidesstattliche Erklaumlrung

Hiermit erklaumlre ich an Eides statt dass ich die vorliegende Doktorarbeit selbststaumlndig

und nur unter Zuhilfenahme der genannten Literatur und der angegebenen Hilfsmittel

angefertigt habe

Frankfurt am Main 0304 2008

___________________________

Jelena Božilović

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